الرسل الثواني

الرسل الثواني هي جزيئات وأيونات داخل خلوية صغيرة وسريعة الانتشار تتغير تركيزاتها استجابةً لتنشيط المستقبلات، وتقوم بنقل وتضخيم وتوزيع إشارة مستلمة على سطح الخلية إلى أهداف داخل خلوية. تشمل الأمثلة الكلاسيكية أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي، أحادي فوسفات الغوانوزين الحلقي، إينوزيتول 1،4،5-ثلاثي الفوسفات، ثنائي الغليسريد، وأيونات الكالسيوم.

Definition

الرسول الثاني هو جزيء أو أيون إشاري غير بروتيني داخل خلوي يتم إنتاجه أو إطلاقه بسرعة بعد تنشيط مستقبل على سطح الخلية، وينشر الإشارة عن طريق الارتباط ببروتينات مؤثرة نهائية وتنظيمها.

Scope

يغطي هذا الموضوع أنظمة الرسل الثواني الرئيسية، والإنزيمات التي تولدها وتحللها، والمؤثرات النهائية لها، وكيفية تضخيمها وتشكيلها للإشارات. يتم التعامل معه كموضوع كيميائي حيوي وجزيئي ضمن آليات نقل الإشارة.

Core questions

• كيف يتم توليد الرسل الثواني وتحللها بحيث تكون الإشارات سريعة وقابلة للعكس؟
• كيف ينتج رسول ثانٍ واحد العديد من التأثيرات النهائية المتميزة؟
• كيف تحصر الخلايا إشارات الرسل الثواني في الزمان والمكان؟

Key concepts

• أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي (cAMP)
• إينوزيتول 1،4،5-ثلاثي الفوسفات (IP3)
• ثنائي الغليسريد (DAG)
• أيون الكالسيوم كرسول
• أدينيليل سيكلاز وفوسفوديستراز
• تضخيم الإشارة
• البروتينات المؤثرة (PKA, PKC)

Mechanisms

يحفز المستقبل المنشط إنزيمًا ينتج رسولًا ثانيًا: على سبيل المثال، يحول إنزيم أدينيليل سيكلاز (adenylyl cyclase) الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) إلى أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي (cyclic AMP)، بينما يشطر إنزيم فوسفوليبيز C (phospholipase C) فوسفوليبيد غشائي لإطلاق إينوزيتول ثلاثي الفوسفات وثنائي الغليسريد. ترتبط هذه الرسل بمؤثرات مثل بروتين كيناز A (الذي ينشط بواسطة أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي) أو بروتين كيناز C (الذي ينشط بواسطة ثنائي الغليسريد والكالسيوم)، بينما يحفز إينوزيتول ثلاثي الفوسفات إطلاق الكالسيوم من المخازن داخل الخلوية. نظرًا لأن إنزيمًا واحدًا منشطًا يولد العديد من جزيئات الرسول، ويمكن لكل مؤثر أن يعمل على العديد من الركائز، فإن النظام يضخم الإشارة الأصلية. تقوم إنزيمات مخصصة مثل الفوسفوديسترازات (phosphodiesterases) بتحليل النيوكليوتيدات الحلقية، مما يضمن أن الاستجابة عابرة وقابلة للعكس. يصل أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي، الذي يعمل من خلال بروتين كيناز A، أيضًا إلى النواة لتنظيم نسخ الجينات.

Clinical relevance

تُعد أنظمة الرسل الثواني نقطة عمل للعديد من المنظمات الفسيولوجية والعوامل الدوائية، وتظهر الإشارات المتغيرة للرسل في العديد من العمليات المرضية. يصف هذا المدخل الآليات على مستوى مرجعي وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

Evidence & guidelines

يعتمد فهم الرسل الثواني على الأبحاث الكيميائية الحيوية والجزيئية والمراجعات والكتب المدرسية الموثوقة؛ إنه علم مختبري أساسي وليس مجالًا للمبادئ التوجيهية السريرية.

History

قدم اكتشاف إيرل ساذرلاند لأحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي في أواخر الخمسينيات مفهوم أن الهرمونات تعمل من خلال رسول ثانٍ داخل خلوي، وهو العمل الذي حصل بسببه على جائزة نوبل. توسع الإطار مع التعرف على مسار الفوسفاتيديل إينوزيتول، حيث حدد بيريدج وإيرفين إينوزيتول ثلاثي الفوسفات كرسول ثانٍ يحرك الكالسيوم داخل الخلوي، ومع الدراسات اللاحقة التي أظهرت كيف يرتبط أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي بالتحكم في النسخ.

Key figures

• Earl Sutherland
• Martin Rodbell
• Michael Berridge
• Robin Irvine
• Marc Montminy

Seminal works

• berridge-1984
• sutherland-1972
• montminy-1997

Frequently asked questions

ما الذي يجعل الجزيء رسولًا ثانيًا؟

إنه جزيء أو أيون داخل خلوي صغير يتم إنتاجه أو إطلاقه استجابةً لإشارة مستقبلية وينقل الإشارة إلى الأمام عن طريق تنظيم البروتينات النهائية، على عكس الرسول الأول، وهو الإشارة خارج الخلوية نفسها.

كيف يتم إيقاف إشارة الرسول الثاني؟

تقوم الإنزيمات والناقلات المخصصة بإزالة الرسول؛ على سبيل المثال، تقوم الفوسفوديسترازات بتحطيم النيوكليوتيدات الحلقية، وتقوم المضخات والمبادلات باستعادة مستويات الكالسيوم المنخفضة في حالة الراحة، وبالتالي تنتهي الاستجابة عندما يتوقف المحفز.