การส่งสัญญาณและการสื่อสารของเซลล์
การส่งสัญญาณของเซลล์เป็นกระบวนการที่เซลล์รับรู้และตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมและต่อกันและกัน โดยเปลี่ยนสัญญาณภายนอกเซลล์ให้เป็นการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของเซลล์ที่ประสานกัน
Definition
การส่งสัญญาณของเซลล์คือชุดของกระบวนการที่เซลล์ตรวจจับสัญญาณภายนอกเซลล์ผ่านตัวรับและส่งผ่านไปยังวิถีภายในเซลล์เพื่อสร้างการตอบสนองที่เฉพาะเจาะจง
Scope
ส่วนนี้ครอบคลุมหลักการทั่วไปของการส่งสัญญาณ, ประเภทหลักของตัวรับบนผิวเซลล์ รวมถึงตัวรับที่จับคู่กับโปรตีน G (G-protein-coupled receptors) และตัวรับไทโรซีนไคเนส (receptor tyrosine kinases), สารส่งสัญญาณทุติยภูมิภายในเซลล์และกระบวนการส่งสัญญาณแบบลูกโซ่ (cascades) ที่ถ่ายทอดสัญญาณ และวิธีการที่เครือข่ายการส่งสัญญาณรวมเข้าด้วยกัน ขยายสัญญาณ และยุติข้อมูล
Sub-topics
Core questions
- เซลล์เปลี่ยนสัญญาณภายนอกเซลล์เป็นการตอบสนองภายในเซลล์ได้อย่างไร?
- อะไรคือความแตกต่างระหว่างตัวรับบนผิวเซลล์ประเภทหลักๆ?
- สารส่งสัญญาณทุติยภูมิขยายและกระจายสัญญาณภายในเซลล์ได้อย่างไร?
- การตอบสนองต่อสัญญาณมีความจำเพาะ ขยายสัญญาณ และถูกปิดได้อย่างไร?
Key theories
- การส่งผ่านสัญญาณผ่านตัวรับและสารส่งสัญญาณทุติยภูมิ
- ลิแกนด์ภายนอกเซลล์ที่จับกับตัวรับจะกระตุ้นการส่งสัญญาณภายในเซลล์ ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับโปรตีน G หรือไคเนส และสารส่งสัญญาณทุติยภูมิที่แพร่กระจายได้ ซึ่งจะขยายและกระจายสัญญาณไปยังตัวกระตุ้น
Mechanisms
โมเลกุลส่งสัญญาณจะจับกับตัวรับที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งจะเปลี่ยนกิจกรรมของตัวรับนั้น ตัวรับบนผิวเซลล์ประกอบด้วยตัวรับที่จับคู่กับโปรตีน G ซึ่งจะกระตุ้นโปรตีน G แบบเฮเทอโรไตรเมอริก (heterotrimeric G proteins) และตัวรับไทโรซีนไคเนส ซึ่งจะรวมตัวกันเป็นไดเมอร์และเกิดการเติมหมู่ฟอสเฟตในตัวเอง (autophosphorylate) เพื่อดึงดูดโปรตีนส่งสัญญาณ ถัดลงมา สารส่งสัญญาณทุติยภูมิ เช่น ไซคลิกเอเอ็มพี (cyclic AMP), แคลเซียมไอออน และโมเลกุลที่ได้จากไขมัน จะแพร่กระจายและกระตุ้นไคเนสและตัวกระตุ้นอื่นๆ ซึ่งสร้างกระบวนการแบบลูกโซ่ที่ขยายสัญญาณ กลไกป้อนกลับ, วัฏจักร GTPase และฟอสฟาเทส (phosphatases) มีส่วนช่วยกำหนดความจำเพาะและการยุติสัญญาณ
Clinical relevance
การส่งสัญญาณอธิบายว่าเซลล์ประสานการเจริญเติบโต การเผาผลาญ การเคลื่อนที่ และการแสดงออกของยีนได้อย่างไร และเป็นกรอบแนวคิดสำหรับการทำความเข้าใจพัฒนาการและการควบคุมของเซลล์ การนำเสนอในที่นี้เป็นลักษณะเชิงพรรณนาและไม่เป็นการสั่งยา
History
การค้นพบไซคลิกเอเอ็มพีของซัทเธอร์แลนด์ (Sutherland) ได้นำเสนอแนวคิดเรื่องสารส่งสัญญาณทุติยภูมิ; ร็อดเบลล์ (Rodbell) และกิลแมน (Gilman) ได้ยืนยันว่าโปรตีน G เป็นตัวถ่ายทอดสัญญาณระหว่างตัวรับและตัวกระตุ้น และงานของเลฟโควิทซ์ (Lefkowitz) เกี่ยวกับโครงสร้างและการควบคุมของตัวรับได้ชี้แจงว่าตัวรับบนผิวเซลล์ทำงานอย่างไร ซึ่งเป็นการสร้างแผนที่ที่ทันสมัยของการส่งผ่านสัญญาณ
Key figures
- Alfred Gilman
- Martin Rodbell
- Earl Sutherland
- Robert Lefkowitz
Related topics
Seminal works
- gilman1987
- alberts2014
Frequently asked questions
- สารส่งสัญญาณทุติยภูมิคืออะไร?
- สารส่งสัญญาณทุติยภูมิคือโมเลกุลขนาดเล็กภายในเซลล์ เช่น ไซคลิกเอเอ็มพี หรือแคลเซียม ซึ่งถูกผลิตหรือปล่อยออกมาเมื่อตัวรับถูกกระตุ้น และทำหน้าที่ถ่ายทอดและขยายสัญญาณภายในเซลล์
- เหตุใดวิถีการส่งสัญญาณจึงขยายสัญญาณ?
- ส่วนประกอบที่ทำงานอยู่แต่ละส่วนสามารถกระตุ้นโมเลกุลปลายน้ำได้หลายโมเลกุล ดังนั้น ตัวรับที่จับกับลิแกนด์จำนวนน้อยก็สามารถกระตุ้นการตอบสนองของเซลล์ขนาดใหญ่ได้ผ่านกระบวนการแบบลูกโซ่หลายขั้นตอน