Принципы клеточной сигнализации

В рамках различных путей клеточная сигнализация подчиняется общим принципам: сигнал, рецептор, передача, ответ и механизмы, обеспечивающие специфичность и прекращение действия.

Definition

Принципы клеточной сигнализации — это общие правила, регулирующие клеточную коммуникацию: сигнальная молекула связывается с рецептором, который трансдуцирует сигнал во внутриклеточный ответ, который амплифицируется, интегрируется и в конечном итоге прекращается.

Scope

Эта тема охватывает общую логику клеточной коммуникации, включая способы сигнализации на расстоянии, роль рецепторов и лигандов, концепции амплификации и обратной связи, а также то, как клетки достигают специфичности, интеграции, адаптации и прекращения сигналов.

Core questions

• Каковы основные способы сигнализации на расстоянии между клетками?
• Как одна сигнальная молекула вызывает сильный ответ?
• Как клетки достигают специфичности, когда многие пути используют общие компоненты?
• Как сигнальные ответы прекращаются и адаптируются со временем?

Key theories

Логика рецептор–трансдуктор–эффектор

Сигнальные пути организованы как связанный с лигандом рецептор, который активирует внутриклеточные релейные белки, действующие на эффекторы, при этом амплификация, обратная связь и прекращение действия формируют ответ.

Mechanisms

Клетки сигнализируют на разных расстояниях: эндокринные сигналы передаются через кровоток, паракринные сигналы действуют на соседние клетки, аутокринные сигналы действуют на секретирующую клетку, а контактно-зависимые сигналы требуют прямого мембранного контакта. Сигнал принимается рецептором, трансдуцируется через релейные молекулы и амплифицируется таким образом, что небольшое количество связанных рецепторов вызывает значительный эффект. Специфичность возникает из комбинаций рецепторов и путей, а также скаффолдов, в то время как петли обратной связи, циклы ГТФаз и деградация обеспечивают адаптацию и прекращение действия.

Clinical relevance

Эти принципы обеспечивают единую основу для интерпретации любого сигнального пути и для понимания того, как клетки координируют поведение в тканях. Представленное здесь описание является дескриптивным и не предписывающим.

History

Концепция вторичных мессенджеров и открытие G-белков установили логику сигнализации от рецептора к эффектору; более поздние работы по модульным белковым взаимодействующим доменам, в частности Паусона, объяснили, как сигнальные комплексы собираются со специфичностью.

Key figures

• Earl Sutherland
• Alfred Gilman
• Tony Pawson

Seminal works

• alberts2014
• cooper2019

Frequently asked questions

Каковы способы клеточной сигнализации?

Общие способы включают эндокринную сигнализацию через кровоток, паракринную сигнализацию к соседним клеткам, аутокринную сигнализацию обратно к той же клетке и контактно-зависимую сигнализацию, требующую прямого клеточного контакта.

Как отключается сигнал?

Сигналы прекращаются путем удаления лиганда, инактивации релейных молекул посредством таких процессов, как гидролиз ГТФ или дефосфорилирование, а также деградации или интернализации рецепторов.