สารส่งสัญญาณภายในเซลล์ชนิดที่สอง

สารส่งสัญญาณชนิดที่สองเป็นโมเลกุลขนาดเล็กภายในเซลล์ที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดและขยายสัญญาณจากตัวรับที่ถูกกระตุ้นไปยังเอนไซม์และเป้าหมายอื่นๆ ของเซลล์

Definition

สารส่งสัญญาณชนิดที่สองคือโมเลกุลส่งสัญญาณภายในเซลล์ขนาดเล็กที่มีความเข้มข้นเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเพื่อตอบสนองต่อการกระตุ้นตัวรับ และทำหน้าที่ถ่ายทอดสัญญาณไปยังโปรตีนตัวกระตุ้น

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมสารส่งสัญญาณชนิดที่สองหลักๆ ได้แก่ ไซคลิก AMP, แคลเซียมไอออน, และผลิตภัณฑ์จากอิโนซิทอลฟอสโฟลิพิด ได้แก่ อิโนซิทอลไตรฟอสเฟตและไดอะซิลกลีเซอรอล รวมถึงวิธีการผลิตและการกำจัด และวิธีการกระตุ้นตัวกระตุ้นปลายน้ำ เช่น โปรตีนไคเนส

Core questions

• อะไรทำให้โมเลกุลเป็นสารส่งสัญญาณชนิดที่สองที่ดี?
• ไซคลิก AMP ถูกผลิตขึ้นได้อย่างไรและทำงานอย่างไร?
• แคลเซียมทำหน้าที่เป็นสัญญาณภายในเซลล์ที่หลากหลายได้อย่างไร?
• อิโนซิทอลไตรฟอสเฟตและไดอะซิลกลีเซอรอลแยกสัญญาณออกเป็นสองแขนงได้อย่างไร?

Key theories

การส่งสัญญาณของอิโนซิทอลไตรฟอสเฟตและแคลเซียม

ฟอสโฟไลเปส C ตัดฟอสโฟลิพิดในเยื่อหุ้มเซลล์ออกเป็นอิโนซิทอลไตรฟอสเฟต ซึ่งปล่อยแคลเซียมจากแหล่งเก็บภายใน และไดอะซิลกลีเซอรอล ซึ่งกระตุ้นโปรตีนไคเนส C โดยเชื่อมโยงการกระตุ้นตัวรับเข้ากับสองแขนงภายในเซลล์

Mechanisms

ตัวรับที่ถูกกระตุ้นจะกระตุ้นเอนไซม์ที่เปลี่ยนแปลงระดับสารส่งสัญญาณชนิดที่สอง อะดีนิลไซเคลสสร้างไซคลิก AMP ซึ่งกระตุ้นโปรตีนไคเนส A; ฟอสโฟไดเอสเทอเรสจะย่อยสลายไซคลิก AMP ฟอสโฟไลเปส C จะตัดไขมันเยื่อหุ้มเซลล์ PIP2 ออกเป็นอิโนซิทอลไตรฟอสเฟต ซึ่งเปิดช่องแคลเซียมบนแหล่งเก็บภายใน และไดอะซิลกลีเซอรอล ซึ่งกระตุ้นโปรตีนไคเนส C แคลเซียมเองทำหน้าที่ผ่านโปรตีนจับจับ เช่น คาลโมดูลิน เนื่องจากสารส่งสัญญาณเหล่านี้มีขนาดเล็กและแพร่กระจายได้ จึงสามารถแพร่กระจายและขยายสัญญาณได้ และการกำจัดอย่างรวดเร็วช่วยให้การยุติสัญญาณเป็นไปอย่างรวดเร็ว

Clinical relevance

สารส่งสัญญาณชนิดที่สองอธิบายว่าเซลล์เปลี่ยนการกระตุ้นตัวรับเป็นการตอบสนองที่รวดเร็ว ขยายใหญ่ขึ้น และจัดระเบียบเชิงพื้นที่ได้อย่างไร ซึ่งเป็นแนวคิดหลักในการส่งสัญญาณของเซลล์ การนำเสนอในที่นี้เป็นลักษณะเชิงพรรณนาและไม่เป็นการแนะนำการรักษา

History

การค้นพบไซคลิก AMP ของ Sutherland ได้นำเสนอแนวคิดเรื่องสารส่งสัญญาณชนิดที่สอง; Berridge ได้อธิบายการส่งสัญญาณของอิโนซิทอลไตรฟอสเฟตและแคลเซียม และ Nishizuka ได้ระบุโปรตีนไคเนส C ว่าเป็นเป้าหมายของไดอะซิลกลีเซอรอล ซึ่งเป็นการทำแผนที่ระบบสารส่งสัญญาณหลักๆ

Key figures

• Earl Sutherland
• Michael Berridge
• Yasutomi Nishizuka

Seminal works

• berridge1993
• alberts2014

Frequently asked questions

เหตุใดสารส่งสัญญาณชนิดที่สองจึงมีความสำคัญ?

สารเหล่านี้ทำหน้าที่นำสัญญาณจากตัวรับเข้าสู่เซลล์อย่างลึกซึ้ง ขยายสัญญาณเนื่องจากเอนไซม์หนึ่งตัวสามารถสร้างโมเลกุลส่งสัญญาณได้หลายโมเลกุล และช่วยให้การตอบสนองได้รับการประสานงานและสามารถปิดได้อย่างรวดเร็ว

แคลเซียมทำหน้าที่เป็นสัญญาณได้อย่างไร?

เซลล์จะรักษาระดับแคลเซียมในไซโตพลาสซึมให้ต่ำมาก ดังนั้นการปล่อยจากแหล่งเก็บหรือการเข้าจากภายนอกที่ควบคุมได้จะทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งโปรตีนจับจับ เช่น คาลโมดูลิน จะตรวจจับเพื่อกระตุ้นการตอบสนอง