Mekanisme dan Jalur Transduksi Sinyal
Transduksi sinyal adalah serangkaian proses molekuler di mana sel mengubah stimulus ekstraseluler, seperti hormon, faktor pertumbuhan, atau neurotransmitter, menjadi respons intraseluler spesifik. Bidang ini mengumpulkan mekanisme dan jalur inti di mana sinyal diterima di permukaan sel, disampaikan dan diperkuat di dalam sel, dan diterjemahkan menjadi perubahan dalam metabolisme, ekspresi gen, pergerakan, atau nasib sel.
Definition
Transduksi sinyal adalah proses di mana sinyal ekstraseluler atau intraseluler dideteksi oleh reseptor dan disebarkan melalui serangkaian peristiwa molekuler, seringkali melibatkan pembawa pesan kedua dan modifikasi protein yang dapat dibalik, untuk menghasilkan respons seluler yang teregulasi.
Scope
Bidang ini mengarahkan pembaca pada komponen-komponen berulang dari pensinyalan seluler: reseptor, pembawa pesan kedua (second messengers), fosforilasi protein yang dapat dibalik oleh kinase dan fosfatase, GTPase heterotrimerik dan kecil, serta kaskade protein-kinase. Bidang ini memperlakukan hal-hal tersebut sebagai topik biokimia dan molekuler serta menghubungkan ke entri topik terperinci (pembawa pesan kedua, fosforilasi protein dan kinase, pensinyalan reseptor berpasangan protein-G, kaskade MAP kinase, dan pensinyalan kalsium) daripada berfungsi sebagai panduan klinis.
Sub-topics
Core questions
- Bagaimana sel mendeteksi sinyal spesifik di antara banyak stimulus yang bersaing?
- Bagaimana sinyal diperkuat, disampaikan, dan akhirnya dimatikan?
- Bagaimana komponen pensinyalan bersama menghasilkan hasil yang berbeda dan spesifik konteks?
Key concepts
- Reseptor
- Ligan dan pembawa pesan pertama
- Pembawa pesan kedua
- Fosforilasi protein yang dapat dibalik
- Amplifikasi sinyal
- Kaskade dan jaringan pensinyalan
- Terminasi sinyal dan desensitisasi
Mechanisms
Sebagian besar jalur dimulai ketika ligan mengikat reseptor, baik di permukaan sel (untuk sinyal hidrofilik) atau secara intraseluler (untuk sinyal permeabel membran). Reseptor yang teraktivasi memicu peristiwa hilir melalui serangkaian kecil strategi yang terawetkan: pembentukan pembawa pesan kedua yang dapat berdifusi seperti AMP siklik, inositol trifosfat, diasilgliserol, dan ion kalsium; fosforilasi protein target yang dapat dibalik oleh kinase, yang dilawan oleh fosfatase; dan pengalihan konformasi protein pengikat GTP antara keadaan aktif dan tidak aktif. Langkah-langkah ini memperkuat sinyal asli dan memungkinkannya untuk diintegrasikan di seluruh jaringan bercabang, sehingga komponen yang sama dapat menghasilkan hasil yang berbeda tergantung pada konteks seluler.
Clinical relevance
Karena jalur pensinyalan mengatur proliferasi, diferensiasi, dan kelangsungan hidup, disregulasi jalur tersebut mendasari banyak penyakit, dan beberapa kelas obat bekerja pada komponen pensinyalan seperti reseptor dan kinase. Bidang ini menjelaskan mekanisme pada tingkat referensi untuk mendukung pemahaman literatur tersebut; ini bukan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan individu.
Evidence & guidelines
Pengetahuan di bidang ini berasal dari studi biokimia, struktural, dan molekuler-genetik daripada dari uji klinis, sehingga literatur pendukung terdiri dari penelitian primer dan tinjauan serta buku teks yang otoritatif daripada pedoman praktik klinis.
History
Konsep modern transduksi sinyal muncul pada paruh kedua abad kedua puluh: penemuan AMP siklik oleh Sutherland memperkenalkan ide pembawa pesan kedua, Krebs dan Fischer menetapkan fosforilasi yang dapat dibalik sebagai mekanisme pengaturan, dan Rodbell serta Gilman mengidentifikasi protein G sebagai transduser. Karya Berridge dan Irvine tentang inositol trifosfat memperluas kerangka pembawa pesan kedua, dan studi berskala besar seperti katalogisasi kinom manusia kemudian menempatkan mekanisme ini dalam konteks genomik.
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
- Apa perbedaan antara pembawa pesan pertama dan pembawa pesan kedua?
- Pembawa pesan pertama adalah sinyal ekstraseluler, seperti hormon, yang mencapai sel, sedangkan pembawa pesan kedua adalah molekul intraseluler kecil (seperti AMP siklik atau kalsium) yang dihasilkan sebagai respons terhadap aktivasi reseptor yang menyampaikan dan memperkuat sinyal di dalam sel.
- Mengapa sel menggunakan kaskade multi-langkah daripada satu langkah?
- Kaskade multi-langkah memungkinkan amplifikasi, integrasi beberapa masukan, dan kontrol ketat atas di mana dan kapan respons terjadi, sehingga stimulus yang lemah atau singkat dapat menghasilkan keluaran seluler yang besar, teregulasi, dan dapat dibalik.