مکانیسمها و مسیرهای انتقال پیام
انتقال پیام مجموعهای از فرآیندهای مولکولی است که طی آن یک سلول محرک خارج سلولی، مانند هورمون، فاکتور رشد یا انتقالدهنده عصبی را به یک پاسخ درون سلولی خاص تبدیل میکند. این حوزه مکانیسمها و مسیرهای اصلی را گردآوری میکند که از طریق آنها سیگنالها در سطح سلول دریافت میشوند، در داخل سلول منتقل و تقویت میشوند و به تغییراتی در متابولیسم، بیان ژن، حرکت یا سرنوشت سلول ترجمه میشوند.
Definition
انتقال پیام فرآیندی است که طی آن یک سیگنال خارج سلولی یا درون سلولی توسط یک گیرنده شناسایی شده و از طریق مجموعهای از رویدادهای مولکولی، که اغلب شامل پیامرسانهای ثانویه و تغییرات برگشتپذیر پروتئین است، منتشر میشود تا یک پاسخ سلولی تنظیمشده را تولید کند.
Scope
این حوزه خواننده را با اجزای تکرارشونده سیگنالدهی سلولی آشنا میکند: گیرندهها، پیامرسانهای ثانویه، فسفوریلاسیون برگشتپذیر پروتئینها توسط کینازها و فسفاتازها، GTPaseهای هتروتریمری و کوچک، و آبشارهای پروتئین-کیناز. این موارد را به عنوان موضوعات بیوشیمیایی و مولکولی بررسی میکند و به مدخلهای موضوعی دقیق (پیامرسانهای ثانویه، فسفوریلاسیون پروتئین و کینازها، سیگنالدهی گیرنده جفتشده با پروتئین G، آبشارهای MAP کیناز، و سیگنالدهی کلسیم) پیوند میدهد، نه اینکه به عنوان راهنمای بالینی عمل کند.
Sub-topics
Core questions
- چگونه یک سلول سیگنال خاصی را در میان بسیاری از محرکهای رقیب شناسایی میکند؟
- چگونه یک سیگنال تقویت، منتقل و در نهایت خاموش میشود؟
- چگونه اجزای سیگنالدهی مشترک، نتایج متمایز و وابسته به بافت را تولید میکنند؟
Key concepts
- گیرنده
- لیگاند و پیامرسان اول
- پیامرسان ثانویه
- فسفوریلاسیون برگشتپذیر پروتئین
- تقویت سیگنال
- آبشار و شبکه سیگنالدهی
- خاتمه سیگنال و کاهش حساسیت
Mechanisms
اکثر مسیرها زمانی آغاز میشوند که یک لیگاند به یک گیرنده متصل میشود، چه در سطح سلول (برای سیگنالهای آبدوست) و چه درون سلولی (برای سیگنالهای نفوذپذیر به غشاء). گیرندههای فعالشده رویدادهای پاییندستی را از طریق مجموعهای کوچک از استراتژیهای حفظشده تحریک میکنند: تولید پیامرسانهای ثانویه قابل انتشار مانند cAMP، اینوزیتول تریفسفات، دیآسیلگلیسرول و یونهای کلسیم؛ فسفوریلاسیون برگشتپذیر پروتئینهای هدف توسط کینازها، که توسط فسفاتازها خنثی میشود؛ و تغییر شکل فضایی پروتئینهای متصلشونده به GTP بین حالتهای فعال و غیرفعال. این مراحل سیگنال اولیه را تقویت کرده و امکان ادغام آن را در شبکههای منشعب فراهم میکنند، به طوری که اجزای یکسان میتوانند بسته به بافت سلولی، نتایج متفاوتی ایجاد کنند.
Clinical relevance
از آنجا که مسیرهای سیگنالدهی تکثیر، تمایز و بقا را کنترل میکنند، اختلال در تنظیم آنها زیربنای بسیاری از بیماریها است و چندین دسته دارویی بر روی اجزای سیگنالدهی مانند گیرندهها و کینازها عمل میکنند. این حوزه مکانیسمها را در سطح مرجع برای حمایت از درک آن ادبیات توصیف میکند؛ این یک مبنا برای تصمیمگیریهای تشخیصی یا درمانی فردی نیست.
Evidence & guidelines
دانش در این زمینه از مطالعات بیوشیمیایی، ساختاری و مولکولی-ژنتیکی به دست میآید تا کارآزماییهای بالینی، بنابراین ادبیات پشتیبان شامل تحقیقات اولیه و بررسیها و کتابهای درسی معتبر است تا دستورالعملهای بالینی.
History
مفهوم مدرن انتقال پیام در نیمه دوم قرن بیستم پدیدار شد: کشف cAMP توسط ساترلند ایده پیامرسان ثانویه را معرفی کرد، کربس و فیشر فسفوریلاسیون برگشتپذیر را به عنوان یک مکانیسم تنظیمی تثبیت کردند، و رادبل و گیلمن پروتئینهای G را به عنوان مبدلها شناسایی کردند. کار بریج و ایروین بر روی اینوزیتول تریفسفات چارچوب پیامرسان ثانویه را گسترش داد، و مطالعات گستردهای مانند فهرستبندی کینوم انسانی بعدها این مکانیسمها را در یک زمینه ژنومی قرار داد.
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
- تفاوت بین پیامرسان اول و پیامرسان ثانویه چیست؟
- پیامرسان اول سیگنال خارج سلولی است، مانند هورمون، که به سلول میرسد، در حالی که پیامرسان ثانویه یک مولکول کوچک درون سلولی (مانند cAMP یا کلسیم) است که در پاسخ به فعالسازی گیرنده تولید میشود و سیگنال را در داخل سلول منتقل و تقویت میکند.
- چرا سلولها به جای یک مرحله، از آبشارهای چند مرحلهای استفاده میکنند؟
- آبشارهای چند مرحلهای امکان تقویت، ادغام چندین ورودی و کنترل دقیق بر مکان و زمان وقوع پاسخ را فراهم میکنند، به طوری که یک محرک ضعیف یا کوتاه میتواند یک خروجی سلولی بزرگ، تنظیمشده و برگشتپذیر تولید کند.