Intrazelluläre Second Messenger

Second Messenger sind kleine intrazelluläre Moleküle, die Signale von aktivierten Rezeptoren an Enzyme und andere Zielstrukturen einer Zelle weiterleiten und verstärken.

Definition

Ein Second Messenger ist ein kleines intrazelluläres Signalmolekül, dessen Konzentration sich als Reaktion auf die Rezeptoraktivierung schnell ändert und das das Signal an Effektorproteine weiterleitet.

Scope

Dieses Thema behandelt die wichtigsten Second Messenger, einschließlich zyklischem AMP, Kalziumionen und den Inositol-Phospholipid-Produkten Inositoltrisphosphat und Diacylglycerin, deren Produktion und Abbau sowie deren Aktivierung nachgeschalteter Effektoren wie Proteinkinasen.

Core questions

• Was macht ein Molekül zu einem guten Second Messenger?
• Wie wird zyklisches AMP produziert und wie wirkt es?
• Wie dient Kalzium als vielseitiges intrazelluläres Signal?
• Wie teilen Inositoltrisphosphat und Diacylglycerin ein Signal in zwei Zweige auf?

Key theories

Inositoltrisphosphat- und Kalziumsignalübertragung

Die Phospholipase C spaltet ein Membranphospholipid in Inositoltrisphosphat, das Kalzium aus internen Speichern freisetzt, und Diacylglycerin, das die Proteinkinase C aktiviert, wodurch die Rezeptoraktivierung mit zwei intrazellulären Zweigen gekoppelt wird.

Mechanisms

Aktivierte Rezeptoren stimulieren Enzyme, die die Second-Messenger-Spiegel verändern. Die Adenylatzyklase bildet zyklisches AMP, das die Proteinkinase A aktiviert; Phosphodiesterasen bauen es ab. Die Phospholipase C spaltet das Membranlipid PIP2 in Inositoltrisphosphat, das Kalziumkanäle in internen Speichern öffnet, und Diacylglycerin, das die Proteinkinase C aktiviert. Kalzium selbst wirkt über Bindungsproteine wie Calmodulin. Da diese Botenstoffe klein und diffusibel sind, verbreiten und verstärken sie Signale, und ihr schneller Abbau ermöglicht eine rasche Beendigung.

Clinical relevance

Second Messenger erklären, wie Zellen die Rezeptoraktivierung in schnelle, verstärkte und räumlich organisierte Reaktionen umwandeln, ein Kernkonzept der Zellsignalübertragung. Die Darstellung hier ist deskriptiv und nicht präskriptiv.

History

Sutherlands Entdeckung des zyklischen AMP führte das Second-Messenger-Konzept ein; Berridge klärte die Inositoltrisphosphat- und Kalziumsignalübertragung auf, und Nishizuka identifizierte die Proteinkinase C als Diacylglycerin-Ziel, wodurch die wichtigsten Botenstoffsysteme kartiert wurden.

Key figures

• Earl Sutherland
• Michael Berridge
• Yasutomi Nishizuka

Seminal works

• berridge1993
• alberts2014

Frequently asked questions

Warum sind Second Messenger wichtig?

Sie tragen das Signal von einem Rezeptor tief in die Zelle, verstärken es, da ein Enzym viele Botenmoleküle herstellen kann, und ermöglichen es, die Reaktion zu koordinieren und schnell abzuschalten.

Wie wirkt Kalzium als Signal?

Zellen halten das zytoplasmatische Kalzium sehr niedrig, sodass eine kontrollierte Freisetzung aus Speichern oder ein Eintritt von außen einen starken Anstieg bewirkt, den Bindungsproteine wie Calmodulin erkennen, um Reaktionen auszulösen.