โปรตีนส่งสัญญาณภายในเซลล์และโมเลกุลอะแดปเตอร์
โปรตีนส่งสัญญาณภายในเซลล์และโมเลกุลอะแดปเตอร์ทำหน้าที่เป็นกลไกการถ่ายทอดข้อมูลที่ส่งต่อข้อมูลจากตัวรับสัญญาณบนผิวเซลล์ที่ถูกกระตุ้นไปยังตัวกระตุ้นภายในเซลล์ กลุ่มนี้รวบรวมสวิตช์โมเลกุล ระบบตัวส่งสัญญาณรองที่เป็นไขมัน โดเมนการปฏิสัมพันธ์แบบโมดูลาร์ และโปรตีนโครงสร้างและอะแดปเตอร์ที่จัดระเบียบการส่งสัญญาณให้เป็นวิถีที่จัดลำดับและควบคุมได้
Definition
โปรตีนส่งสัญญาณภายในเซลล์คือโมเลกุลที่อยู่ในไซโตพลาสซึมและเกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งทำหน้าที่ส่ง ถ่ายทอด และรวมสัญญาณที่อยู่ปลายน้ำของตัวรับสัญญาณ ส่วนโมเลกุลอะแดปเตอร์คือโปรตีนที่ไม่ใช่เอนไซม์ ซึ่งเชื่อมโยงคู่ค้าการส่งสัญญาณผ่านโดเมนการปฏิสัมพันธ์แบบโมดูลาร์ โดยที่ตัวมันเองไม่ได้เร่งปฏิกิริยาใดๆ
Scope
ส่วนนี้จะแนะนำผู้อ่านให้รู้จักกับส่วนประกอบการถ่ายทอดภายในเซลล์สี่กลุ่ม ได้แก่ สวิตช์ GTPase ขนาดเล็ก การส่งสัญญาณไขมันฟอสฟาติดิลอิโนซิทอล โดเมนการปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนแบบโมดูลาร์ที่ทำหน้าที่สร้างความจำเพาะ และโปรตีนโครงสร้างและอะแดปเตอร์ที่ประกอบรวมคอมเพล็กซ์การส่งสัญญาณ นี่คือภาพรวมการจัดระเบียบ กลไกโดยละเอียดจะอยู่ในรายการหัวข้อด้านล่าง
Sub-topics
Core questions
- สัญญาณจากตัวรับถูกเปลี่ยนเป็นความเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีภายในเซลล์ได้อย่างไร?
- อะไรที่ทำให้วิถีการส่งสัญญาณมีความจำเพาะและมีทิศทาง?
- สวิตช์โมเลกุลและโครงสร้างมีส่วนช่วยกำหนดเวลาและตำแหน่งของการส่งสัญญาณได้อย่างไร?
Key concepts
- การหมุนเวียนของสวิตช์โมเลกุล (GTPase)
- ตัวส่งสัญญาณรองและการส่งสัญญาณไขมัน
- โดเมนการปฏิสัมพันธ์ของโปรตีนแบบโมดูลาร์
- โปรตีนโครงสร้างและอะแดปเตอร์
- การขยายและการรวมสัญญาณ
- การจัดระเบียบเชิงพื้นที่และเวลาของการส่งสัญญาณ
Mechanisms
ปลายน้ำของตัวรับสัญญาณที่ถูกกระตุ้น สัญญาณจะแพร่กระจายผ่านกลไกที่เกิดขึ้นซ้ำๆ หลายอย่าง โปรตีนสวิตช์ที่จับกับกัวนีนนิวคลีโอไทด์จะสลับไปมาระหว่างสถานะทำงาน (จับกับ GTP) และสถานะไม่ทำงาน (จับกับ GDP) และทำหน้าที่เป็นตัวจับเวลาและตัวขยายสัญญาณแบบไบนารี (Vetter & Wittinghofer, 2001) โดเมนการปฏิสัมพันธ์แบบโมดูลาร์ เช่น โดเมน SH2, SH3 และ PH จะจดจำกรดอะมิโนที่ถูกฟอสโฟรีเลทหรือไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์ที่จำเพาะ และด้วยเหตุนี้จึงนำสัญญาณไปยังคู่ค้าที่ถูกต้อง (Pawson & Nash, 2003) โปรตีนอะแดปเตอร์และโปรตีนโครงสร้าง ซึ่งมักจะไม่มีกิจกรรมเร่งปฏิกิริยา จะเชื่อมโยงเอนไซม์และสารตั้งต้นเข้าด้วยกันทางกายภาพ เพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในตำแหน่งที่ถูกต้องและในเวลาที่เหมาะสม ควบคุมการจัดระเบียบเชิงพื้นที่และเวลาของวิถีสัญญาณ (Scott & Pawson, 2009) ตัวรับไทโรซีนไคเนสแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบเหล่านี้รวมกันอย่างไรเพื่อเริ่มต้นและกำหนดรูปแบบการตอบสนองภายในเซลล์ (Lemmon & Schlessinger, 2010)
Clinical relevance
ส่วนประกอบหลายอย่างในส่วนนี้มีความสำคัญต่อการส่งสัญญาณการเจริญเติบโต การสร้างความแตกต่าง และการอยู่รอด และความผิดปกติของพวกมันกำลังถูกศึกษาในโรคมะเร็งและโรคอื่นๆ รายการนี้อธิบายตรรกะโมเลกุลของการถ่ายทอดเหล่านี้เพื่อเป็นความรู้พื้นฐาน ไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา
Evidence & guidelines
ส่วนนี้มีพื้นฐานมาจากวรรณกรรมชีววิทยาของเซลล์ระดับโมเลกุลและโครงสร้าง มากกว่าแนวทางปฏิบัติทางคลินิก บทวิจารณ์ที่อ้างถึงและการรักษาตำรามาตรฐาน (Alberts et al., 2015) สรุปกลไกที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป
History
ความเข้าใจเกี่ยวกับการถ่ายทอดภายในเซลล์เติบโตขึ้นจากการค้นพบตัวส่งสัญญาณรองในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 ผ่านการระบุโปรตีนสวิตช์ที่จับกับ GTP และโปรตีนไทโรซีนไคเนส ไปจนถึงการตระหนักในช่วงทศวรรษ 1990 และ 2000 ว่าโดเมนการปฏิสัมพันธ์แบบโมดูลาร์และโครงสร้างจัดระเบียบการส่งสัญญาณให้เป็นคอมเพล็กซ์ที่กำหนดไว้ (Pawson & Nash, 2003)
Key figures
- Tony Pawson
- Alfred Wittinghofer
- John D. Scott
- Joseph Schlessinger
Related topics
Seminal works
- vetter-2001
- pawson-2003
- scott-2009
Frequently asked questions
- เอนไซม์ส่งสัญญาณและโมเลกุลอะแดปเตอร์แตกต่างกันอย่างไร?
- เอนไซม์ส่งสัญญาณจะเร่งปฏิกิริยาชีวเคมี (เช่น การฟอสโฟรีเลชัน) ในขณะที่โมเลกุลอะแดปเตอร์ไม่มีกิจกรรมเร่งปฏิกิริยา แต่ใช้โดเมนการปฏิสัมพันธ์เพื่อเชื่อมโยงคู่ค้าการส่งสัญญาณเข้าด้วยกันทางกายภาพ
- ทำไมโปรตีนส่งสัญญาณภายในเซลล์จึงถูกจัดเป็นกลุ่ม?
- การจัดกลุ่มตามหน้าที่ร่วมกัน เช่น สวิตช์โมเลกุล การส่งสัญญาณไขมัน โดเมนการปฏิสัมพันธ์ และโครงสร้าง สะท้อนถึงกลไกที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ซึ่งทำให้วิถีสัญญาณมีความจำเพาะ การขยายสัญญาณ และการควบคุมเชิงพื้นที่