سیگنالینگ پاسخ به استرس سلولی
سیگنالینگ پاسخ به استرس سلولی مجموعهای از مسیرهای مولکولی حفاظتشده است که از طریق آنها سلولها انحراف از هموستاز — مانند اکسیژن کم، تجمع پروتئینهای بدتاخورده، آسیب اکسیداتیو، یا دمای بالا — را حس میکنند و پاسخهای تطبیقی را برای محافظت از سلول یا، در صورت غیرقابل جبران بودن آسیب، سوق دادن آن به سمت مرگ، ایجاد میکنند. این مسیرها منطق مشترکی دارند: یک حسگر اختلال را تشخیص میدهد، سیگنال منتقل میشود، و یک برنامه رونویسی یا پساترجمهای برای بازگرداندن تعادل فعال میشود.
Definition
سیگنالینگ پاسخ به استرس سلولی به شبکههای انتقال سیگنال اشاره دارد که عوامل استرسزای فیزیولوژیکی یا محیطی را تشخیص داده و آنها را به برنامههای محافظتکننده سلولی تطبیقی تبدیل میکنند، که از القای رونویسی ژنهای محافظ تا بازبرنامهریزی ترجمهای و، در صورت شکست سازگاری، مرگ سلولی تنظیمشده را شامل میشود.
Scope
این بخش خواننده را با سیستمهای اصلی سیگنالینگ پاسخ به استرس که به عنوان موضوعات مورد بررسی قرار میگیرند، آشنا میکند: سیگنالینگ هیپوکسی از طریق فاکتورهای القاکننده هیپوکسی، پاسخ پروتئین بدتاخورده به استرس شبکه آندوپلاسمی، استرس اکسیداتیو و سیگنالینگ ردوکس، و پاسخ شوک حرارتی با چاپرونهای مولکولی آن. این بخش نحوه جایگیری هر سیستم در انتقال سیگنال را چارچوببندی میکند؛ مکانیسمهای دقیق در مدخلهای موضوعی جداگانه قرار دارند.
Sub-topics
Core questions
- سلولها چگونه یک اختلال قابل تحمل را از اختلالی که نیاز به پاسخ محافظتی یا نهایی دارد، تشخیص میدهند؟
- کدام حسگرها و مبدلها یک استرس فیزیکی یا شیمیایی را به یک برنامه رونویسی یا ترجمهای تعریفشده تبدیل میکنند؟
- مسیرهای استرس متمایز چگونه اجزا را به اشتراک میگذارند و بر سرنوشتهای مشترکی مانند سازگاری، پیری، یا آپوپتوز همگرا میشوند؟
Key concepts
- هموستاز و سازگاری
- حسگرها و مبدلهای استرس
- بازبرنامهریزی رونویسی
- تضعیف ترجمهای
- پاسخهای تطبیقی در مقابل پاسخهای نهایی
- گفتگوی متقابل بین مسیرهای استرس
Key theories
- شبکه پروتئوستازیس
- این دیدگاه که هموستاز پروتئین توسط یک شبکه به هم پیوسته از چاپرونها، ماشینآلات تاخوردگی، انتقال و تخریب حفظ میشود، که ظرفیت آن به طور پویا توسط سیگنالینگ پاسخدهنده به استرس تنظیم میشود و فروپاشی آن زیربنای بسیاری از بیماریهای دژنراتیو است.
- پروتئوم استرس حداقلی حفاظتشده
- پیشنهاد، از تحلیل مقایسهای در گونههای مختلف، مبنی بر اینکه مجموعهای اصلی از پروتئینها و مسیرهای پاسخ به استرس از نظر تکاملی حفاظتشده است و دفاع جهانی سلول در برابر آسیب ماکرومولکولی را تشکیل میدهد.
Mechanisms
در سیستمهای پاسخ به استرس، یک ساختار تکراری ظاهر میشود: یک حسگر اختصاصی یک متغیر هموستاتیک خاص را نظارت میکند، و هنگامی که آن متغیر از محدوده تحمل خارج میشود، حسگر تغییر حالت داده و سیگنال را منتشر میکند. در حسگر اکسیژن، پرولیل هیدروکسیلازها در دسترس بودن اکسیژن را به پایداری فاکتورهای القاکننده هیپوکسی مرتبط میکنند؛ در شبکه آندوپلاسمی، حسگرهای تراغشایی بار پروتئین بدتاخورده را تشخیص میدهند؛ سیستئینهای حساس به ردوکس گونههای فعال اکسیژن را به فعالسازی فاکتور رونویسی تبدیل میکنند؛ و فاکتور شوک حرارتی برای تحریک بیان چاپرونها در هنگام تجمع پروتئینهای بدتاخورده آزاد میشود. برنامههای پاییندستی اغلب همپوشانی دارند و چاپرونها، کینازها و فاکتورهای رونویسی را به اشتراک میگذارند، که به سلول اجازه میدهد چندین استرس را در یک تصمیم درجهبندیشده بین بازگرداندن هموستاز و تحریک مرگ ادغام کند.
Clinical relevance
سیگنالینگ پاسخ به استرس در بیماریهای ایسکمیک، نورودژنراتیو، متابولیک، التهابی و نئوپلاستیک دخیل است، زیرا تومورها، بافتهای ایسکمیک و نورونهای در حال تخریب همگی این مسیرها را فعال میکنند. این بخش برای توضیح نحوه عملکرد این سیستمهای سیگنالینگ و دلیل تکرار آنها در زیستشناسی بیماری ارائه شده است؛ این بخش مکانیسمها را توصیف میکند و مبنایی برای تصمیمات تشخیصی یا درمانی فردی نیست.
History
مسیرهای تشکیلدهنده به طور مستقل در اواخر قرن بیستم و اوایل قرن بیست و یکم کشف شدند — پاسخ شوک حرارتی در دهههای ۱۹۶۰-۱۹۸۰، فاکتور القاکننده هیپوکسی در دهه ۱۹۹۰، و پاسخ پروتئین بدتاخورده و سیگنالینگ ردوکس در بازه زمانی مشابه — و بعدها به عنوان تغییراتی بر یک موضوع مشترک از نظارت هموستاتیک شناخته شدند. کارهای مقایسهای آنها را در مفهوم یک پاسخ استرس سلولی حفاظتشده ترکیب کرد.
Key figures
- Gregg L. Semenza
- Peter Walter
- David Ron
- Richard I. Morimoto
Related topics
Seminal works
- kultz-2005
- balch-2008
Frequently asked questions
- چه چیزی پاسخهای مختلف استرس سلولی را یکپارچه میکند؟
- هر یک از منطق حسگر-مبدل-عملگر پیروی میکند که یک اختلال هموستاتیک خاص را تشخیص میدهد و یک برنامه محافظتی را فعال میکند، و مسیرها بسیاری از اجزا را به اشتراک میگذارند، که به سلول اجازه میدهد چندین استرس را در یک تصمیم تطبیقی یا نهایی واحد ادغام کند.
- چه زمانی یک پاسخ استرس به جای محافظت، مضر میشود؟
- هنگامی که استرس شدید یا طولانیتر از ظرفیت تطبیقی مسیر باشد، همان سیگنالینگی که در ابتدا از سلول محافظت میکرد، میتواند به سمت تحریک پیری یا مرگ سلولی تنظیمشده تغییر کند.