Systèmes de seconds messagers
Les seconds messagers sont de petites molécules intracellulaires qui relaient et amplifient les signaux reçus à la surface cellulaire, convertissant l'activation des récepteurs en un changement chimique généralisé à l'intérieur de la cellule.
Definition
Un second messager est une petite molécule de signalisation intracellulaire dont la concentration augmente en réponse à l'activation d'un récepteur et qui relaie le signal en activant des effecteurs en aval ; les systèmes de seconds messagers sont les voies construites autour d'eux.
Scope
Ce sujet couvre les principaux seconds messagers — l'AMP cyclique et le GMP cyclique, les ions calcium et les produits de l'hydrolyse des phosphoinositides — leur génération et leur élimination, ainsi que les enzymes en aval, telles que les protéines kinases, qu'ils activent, illustrant l'amplification et l'intégration du signal.
Core questions
- Comment l'AMP cyclique est-il produit et qu'active-t-il ?
- Pourquoi les ions calcium sont-ils des seconds messagers efficaces ?
- Comment l'hydrolyse des phosphoinositides génère-t-elle deux messagers simultanément ?
- Comment les niveaux de seconds messagers sont-ils maintenus transitoires ?
Key theories
- L'AMP cyclique comme second messager
- Sutherland a montré que la liaison hormonale augmente l'AMP cyclique intracellulaire, qui active les kinases en aval, établissant le paradigme selon lequel un signal de surface est relayé par une petite molécule diffusible.
- Signalisation par les phosphoinositides
- Berridge et Irvine ont montré que l'hydrolyse d'un phospholipide membranaire produit de l'inositol trisphosphate et du diacylglycérol, deux messagers qui libèrent le calcium et activent la protéine kinase C, ramifiant un signal en deux branches.
Mechanisms
L'adénylyl cyclase convertit l'ATP en AMP cyclique, qui active la protéine kinase A ; les phosphodiestérases dégradent l'AMP cyclique pour mettre fin au signal. La phospholipase C clive un phosphoinositide membranaire en inositol trisphosphate, qui ouvre les canaux calciques, et en diacylglycérol, qui active la protéine kinase C. Le calcium lui-même agit par l'intermédiaire de protéines de liaison telles que la calmoduline. Dans chaque système, la génération est équilibrée par une élimination rapide afin que les niveaux de messagers suivent le signal entrant.
Clinical relevance
La chimie des seconds messagers illustre l'amplification et la ramification dans les réseaux moléculaires et est fondamentale pour la biologie chimique. Le traitement est descriptif et non prescriptif.
History
La découverte de l'AMP cyclique par Sutherland a ouvert le champ ; la voie des phosphoinositides a été élucidée par Berridge, Irvine et d'autres dans les années 1980, et l'identification de la protéine kinase C par Nishizuka a lié le diacylglycérol à la phosphorylation en aval.
Key figures
- Earl Sutherland
- Michael Berridge
- Yasutomi Nishizuka
Related topics
Seminal works
- sutherland1972
- berridge1984
- nelson2021
Frequently asked questions
- Pourquoi les seconds messagers sont-ils utiles ?
- Ils permettent à un signal agissant à la surface cellulaire de se propager rapidement dans toute la cellule et d'être amplifié, car une enzyme activée peut générer de nombreuses molécules messagères qui activent chacune d'autres effecteurs.
- Comment le calcium sert-il de signal s'il est toujours présent ?
- Les cellules maintiennent le calcium cytosolique à un niveau très bas au repos, de sorte qu'une augmentation régulée produit un signal net et transitoire que les protéines de liaison détectent, après quoi les pompes rétablissent le faible niveau de repos.