آليات ومسارات نقل الإشارة
نقل الإشارة هو مجموعة العمليات الجزيئية التي تحول بها الخلية محفزًا خارج الخلية، مثل الهرمون أو عامل النمو أو الناقل العصبي، إلى استجابة محددة داخل الخلية. يجمع هذا المجال الآليات والمسارات الأساسية التي يتم من خلالها استقبال الإشارات على سطح الخلية، ونقلها وتضخيمها داخل الخلية، وترجمتها إلى تغييرات في الأيض، أو التعبير الجيني، أو الحركة، أو المصير.
Definition
نقل الإشارة هو العملية التي يتم من خلالها اكتشاف إشارة خارج الخلية أو داخلها بواسطة مستقبل وتنتشر عبر سلسلة من الأحداث الجزيئية، غالبًا ما تتضمن رسلًا ثانوية وتعديلات بروتينية عكسية، لإنتاج استجابة خلوية منظمة.
Scope
يوجه هذا المجال القارئ إلى المكونات المتكررة للإشارات الخلوية: المستقبلات، والرسل الثانوية، والفسفرة العكسية للبروتينات بواسطة الكينازات والفوسفاتازات، والبروتينات GTPases ثلاثية الوحدات والصغيرة، وسلاسل كيناز البروتين. يتعامل مع هذه المكونات كمواضيع كيميائية حيوية وجزيئية ويربطها بمداخل المواضيع التفصيلية (الرسل الثانوية، فسفرة البروتين والكينازات، إشارات المستقبلات المقترنة بالبروتين G، سلاسل كيناز MAP، وإشارات الكالسيوم) بدلاً من أن يكون بمثابة إرشادات سريرية.
Sub-topics
Core questions
- كيف تكتشف الخلية إشارة محددة من بين العديد من المحفزات المتنافسة؟
- كيف يتم تضخيم الإشارة ونقلها وإيقافها في النهاية؟
- كيف تنتج مكونات الإشارة المشتركة نتائج مميزة ومحددة السياق؟
Key concepts
- المستقبل
- الرباط والرسول الأول
- الرسول الثانوي
- الفسفرة العكسية للبروتين
- تضخيم الإشارة
- سلسلة وشبكة الإشارة
- إنهاء الإشارة وإزالة التحسس
Mechanisms
تبدأ معظم المسارات عندما يرتبط رباط بمستقبل، إما على سطح الخلية (للإشارات المحبة للماء) أو داخل الخلية (للإشارات القابلة للاختراق للغشاء). تؤدي المستقبلات المنشطة إلى أحداث لاحقة من خلال مجموعة صغيرة من الاستراتيجيات المحفوظة: توليد رسل ثانوية قابلة للانتشار مثل أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي، وثلاثي فوسفات الإينوزيتول، وثنائي أسيل الجلسرين، وأيونات الكالسيوم؛ والفسفرة العكسية للبروتينات المستهدفة بواسطة الكينازات، التي تعارضها الفوسفاتازات؛ والتحول التوافقي لبروتينات ربط GTP بين الحالات النشطة وغير النشطة. تضخم هذه الخطوات الإشارة الأصلية وتسمح بدمجها عبر شبكات متفرعة، بحيث يمكن لنفس المكونات أن تؤدي إلى نتائج مختلفة اعتمادًا على السياق الخلوي.
Clinical relevance
نظرًا لأن مسارات الإشارات تحكم التكاثر والتمايز والبقاء، فإن اختلال تنظيمها يكمن وراء العديد من الأمراض، وتعمل عدة فئات من الأدوية على مكونات الإشارات مثل المستقبلات والكينازات. يصف هذا المجال الآليات على مستوى مرجعي لدعم فهم تلك الأدبيات؛ وهو ليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.
Evidence & guidelines
تستمد المعرفة في هذا المجال من الدراسات الكيميائية الحيوية والتركيبية والجزيئية الوراثية بدلاً من التجارب السريرية، لذا فإن الأدبيات الداعمة تتكون من الأبحاث الأولية والمراجعات والكتب المدرسية الموثوقة بدلاً من إرشادات الممارسة السريرية.
History
ظهر المفهوم الحديث لنقل الإشارة في النصف الثاني من القرن العشرين: قدم اكتشاف ساذرلاند لأحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي فكرة الرسول الثانوي، وأسس كريبس وفيشر الفسفرة العكسية كآلية تنظيمية، وحدد رودبيل وجيلمان بروتينات G كمحولات. وسّع عمل بيريدج وإيرفين على ثلاثي فوسفات الإينوزيتول إطار الرسول الثانوي، ووضعت الدراسات واسعة النطاق مثل فهرسة الكينوم البشري لاحقًا هذه الآليات في سياق جينومي.
Key figures
- Martin Rodbell
- Alfred G. Gilman
- Edwin Krebs
- Edmond Fischer
- Michael Berridge
- Tony Hunter
Related topics
Seminal works
- berridge-1984
- manning-2002
- weng-1999
Frequently asked questions
- ما الفرق بين الرسول الأول والرسول الثانوي؟
- الرسول الأول هو الإشارة خارج الخلية، مثل الهرمون، التي تصل إلى الخلية، بينما الرسول الثانوي هو جزيء صغير داخل الخلية (مثل أحادي فوسفات الأدينوزين الحلقي أو الكالسيوم) يتولد استجابة لتنشيط المستقبل وينقل ويضخم الإشارة داخل الخلية.
- لماذا تستخدم الخلايا سلاسل من خطوات متعددة بدلاً من خطوة واحدة؟
- تسمح السلاسل متعددة الخطوات بالتضخيم، ودمج عدة مدخلات، والتحكم الدقيق في مكان وزمان حدوث الاستجابة، بحيث يمكن لمحفز ضعيف أو قصير أن ينتج مخرجات خلوية كبيرة ومنظمة وقابلة للعكس.