Внутриклеточные вторичные посредники

Вторичные посредники — это малые внутриклеточные молекулы, которые передают и усиливают сигналы от активированных рецепторов к ферментам клетки и другим мишеням.

Definition

Вторичный посредник — это малая внутриклеточная сигнальная молекула, концентрация которой быстро изменяется в ответ на активацию рецептора и которая передает сигнал эффекторным белкам.

Scope

Эта тема охватывает основные вторичные посредники, включая циклический АМФ, ионы кальция и продукты инозитолфосфолипидов — инозитолтрифосфат и диацилглицерол, а также механизмы их образования и удаления, и способы активации ими нижестоящих эффекторов, таких как протеинкиназы.

Core questions

• Что делает молекулу хорошим вторичным посредником?
• Как образуется циклический АМФ и как он действует?
• Как кальций служит универсальным внутриклеточным сигналом?
• Как инозитолтрифосфат и диацилглицерол разделяют сигнал на две ветви?

Key theories

Сигнализация инозитолтрифосфата и кальция

Фосфолипаза С расщепляет мембранный фосфолипид на инозитолтрифосфат, который высвобождает кальций из внутренних депо, и диацилглицерол, который активирует протеинкиназу С, связывая активацию рецептора с двумя внутриклеточными ветвями.

Mechanisms

Активированные рецепторы стимулируют ферменты, которые изменяют уровни вторичных посредников. Аденилатциклаза синтезирует циклический АМФ, который активирует протеинкиназу А; фосфодиэстеразы его деградируют. Фосфолипаза С расщепляет мембранный липид PIP2 на инозитолтрифосфат, который открывает кальциевые каналы на внутренних депо, и диацилглицерол, который активирует протеинкиназу С. Сам кальций действует через связывающие белки, такие как кальмодулин. Поскольку эти посредники малы и диффундируют, они распространяют и усиливают сигналы, а их быстрое удаление позволяет быстро завершить действие.

Clinical relevance

Вторичные посредники объясняют, как клетки преобразуют активацию рецепторов в быстрые, усиленные и пространственно организованные ответы, что является ключевой концепцией в клеточной сигнализации. Представленное здесь описание является дескриптивным и не предписывающим.

History

Открытие циклического АМФ Сазерлендом ввело концепцию вторичных посредников; Берридж объяснил сигнализацию инозитолтрифосфата и кальция, а Нисидзука идентифицировал протеинкиназу С как мишень диацилглицерола, картируя основные системы посредников.

Key figures

• Earl Sutherland
• Michael Berridge
• Yasutomi Nishizuka

Seminal works

• berridge1993
• alberts2014

Frequently asked questions

Почему вторичные посредники важны?

Они передают сигнал от рецептора глубоко в клетку, усиливают его, поскольку один фермент может синтезировать множество молекул-посредников, и позволяют координировать и быстро отключать ответ.

Как кальций действует как сигнал?

Клетки поддерживают очень низкий уровень цитоплазматического кальция, поэтому контролируемое высвобождение из депо или поступление извне вызывает резкое повышение, которое связывающие белки, такие как кальмодулин, обнаруживают для запуска ответов.