أنظمة الرسل الثواني

الرسل الثواني هي جزيئات صغيرة داخل خلوية تنقل وتضخم الإشارات التي تستقبلها على سطح الخلية، محولةً تنشيط المستقبلات إلى تغير كيميائي واسع النطاق داخل الخلية.

Definition

الرسول الثاني هو جزيء إشارة صغير داخل خلوي ترتفع تركيزاته استجابةً لتنشيط المستقبلات، وينقل الإشارة عن طريق تنشيط المؤثرات النهائية؛ أنظمة الرسل الثواني هي المسارات المبنية حولها.

Scope

يغطي هذا الموضوع الرسل الثواني الرئيسية—أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي (cyclic AMP) وأحادي فوسفات الغوانوزين الحلقي (cyclic GMP)، أيونات الكالسيوم، ونواتج التحلل المائي للفوسفاتيديل إينوزيتول—توليدها وإزالتها، والإنزيمات النهائية مثل كينازات البروتين التي تنشطها، موضحًا تضخيم الإشارة وتكاملها.

Core questions

• كيف يتم إنتاج أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي وماذا ينشط؟
• لماذا تعتبر أيونات الكالسيوم رسلاً ثواني فعالة؟
• كيف يولد التحلل المائي للفوسفاتيديل إينوزيتول رسولين في آن واحد؟
• كيف يتم الحفاظ على مستويات الرسل الثواني عابرة؟

Key theories

أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي كرسول ثانٍ

أظهر ساذرلاند أن ارتباط الهرمون يرفع مستوى أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي داخل الخلية، والذي ينشط كينازات النهائية، مؤسسًا النموذج الذي ينص على أن إشارة السطح تنتقل بواسطة جزيء صغير قابل للانتشار.

إشارات الفوسفاتيديل إينوزيتول

أظهر بيريدج وإيرفين أن التحلل المائي للفوسفوليبيد الغشائي ينتج ثلاثي فوسفات الإينوزيتول وثنائي الغليسريد، وهما رسولان يطلقان الكالسيوم وينشطان بروتين كيناز C، مما يفرع إشارة واحدة إلى ذراعين.

Mechanisms

يحول إنزيم محلقة الأدينيلات (Adenylyl cyclase) الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) إلى أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي (cyclic AMP)، الذي ينشط بروتين كيناز A؛ وتقوم إنزيمات الفوسفوديستراز (phosphodiesterases) بتحليل أحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي لإنهاء الإشارة. يشطر إنزيم فوسفوليباز C (Phospholipase C) فوسفاتيديل إينوزيتول غشائي إلى ثلاثي فوسفات الإينوزيتول (inositol trisphosphate)، الذي يفتح قنوات الكالسيوم، وثنائي الغليسريد (diacylglycerol)، الذي ينشط بروتين كيناز C. يعمل الكالسيوم نفسه من خلال بروتينات الارتباط مثل الكالموديولين (calmodulin). في كل نظام، يتوازن التوليد بالإزالة السريعة بحيث تتبع مستويات الرسول الإشارة الواردة.

Clinical relevance

تجسد كيمياء الرسل الثواني التضخيم والتفرع في الشبكات الجزيئية وهي أساسية للبيولوجيا الكيميائية. المعالجة وصفية وغير توجيهية.

History

فتح اكتشاف ساذرلاند (Sutherland) لأحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي (cyclic AMP) المجال؛ تم توضيح مسار الفوسفاتيديل إينوزيتول (phosphoinositide) بواسطة بيريدج (Berridge) وإيرفين (Irvine) وآخرين في الثمانينيات، وربط تحديد نيشيزوكا (Nishizuka) لبروتين كيناز C (protein kinase C) ثنائي الغليسريد (diacylglycerol) بالفسفرة النهائية.

Key figures

• Earl Sutherland
• Michael Berridge
• Yasutomi Nishizuka

Seminal works

• sutherland1972
• berridge1984
• nelson2021

Frequently asked questions

لماذا تعتبر الرسل الثواني مفيدة؟

إنها تسمح للإشارة التي تعمل على سطح الخلية بالانتشار بسرعة في جميع أنحاء الخلية وتضخيمها، حيث يمكن لإنزيم واحد منشط أن يولد العديد من الجزيئات الرسولة التي ينشط كل منها مؤثرات إضافية.

كيف يعمل الكالسيوم كإشارة إذا كان موجودًا دائمًا؟

تحافظ الخلايا على مستوى منخفض جدًا من الكالسيوم السيتوسولي في حالة الراحة، لذا فإن الارتفاع المنظم ينتج إشارة حادة وعابرة تكتشفها بروتينات الارتباط، وبعد ذلك تعيد المضخات المستوى المنخفض للراحة.