Hücre İçi Kalsiyum ve İkinci Haberciler
İkinci haberciler, hücre yüzeyinde alınan sinyalleri ileten ve güçlendiren küçük hücre içi moleküller ve iyonlardır. Kalsiyum iyonları bunların en çok yönlü olanlarıdır: hücreler sitozolik kalsiyumu çok düşük seviyelerde tutmakta ve kas kasılmasından salgılamaya kadar değişen tepkileri tetiklemek üzere kontrollü patlamalar halinde serbest bırakmaktadır. Kalsiyumun yanı sıra, siklik AMP ve inositol trifosfat gibi haberciler, aktive olmuş reseptörlerden gelen sinyalleri hücre içine taşımaktadır.
Tanım
İkinci haberci, reseptör aktivasyonuna yanıt olarak konsantrasyonu değişen ve sinyali aşağı akış efektörlerine ileten küçük bir hücre içi molekül veya iyondur; hücre içi kalsiyum merkezi bir örnektir, düşük dinlenme sitozolik seviyelerinde tutulmakta ve hücresel tepkileri tetiklemek üzere mobilize edilmektedir.
Kapsam
Bu madde, ikinci haberci kavramını, hücre içi kalsiyumun kaynaklarını ve işlenmesini (plazma membranı boyunca girişi ve iç depolardan salınımı), inositol trifosfat ve diasilgliserol üreten inositol-fosfolipid yolunu ve siklik nükleotitler gibi diğer habercileri kapsamaktadır. İkinci haberci sinyalizasyonunu hücre biyolojisinde bir referans konu olarak ele almakta olup, klinik bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- Hücreler neden dinlenme halindeyken sitozolik kalsiyumu bu kadar düşük tutar?
- Sinyalizasyon kalsiyumu nereden alınır ve nasıl serbest bırakılır?
- İnositol trifosfat, yüzey reseptörlerini kalsiyum salınımına nasıl bağlar?
- Kalsiyum ve diğer ikinci haberci sinyalleri uzayda ve zamanda nasıl şekillenir?
Anahtar kavramlar
- İkinci haberci kavramı
- Düşük dinlenme sitozolik kalsiyumu
- Plazma membranı boyunca kalsiyum girişi
- İç depolardan kalsiyum salınımı
- İnositol trifosfat ve diasilgliserol
- Siklik nükleotitler (cAMP, cGMP)
- Kalsiyum sinyallerinin uzamsal ve zamansal desenlenmesi
Temel kuramlar
- İnositol trifosfat (IP3) sinyalizasyon yolu
- Fosfolipaz C'nin reseptör aktivasyonu, bir membran fosfolipidini IP3 ve diasilgliserole ayırmaktadır; IP3 endoplazmik retikuluma difüze olmakta ve kalsiyum salınım kanallarını açarak yüzey sinyallerini sitozolik kalsiyumdaki bir artışa bağlamaktadır.
Mekanizmalar
Hücreler, sitozolik kalsiyumu pompalar ve değiştiriciler aracılığıyla hücre dışı ve depolanmış seviyelerin çok altında tutarak, sinyalizasyon için kullanılabilecek dik bir gradyan oluşturmaktadır. Bir uyaran geldiğinde, kalsiyum plazma membranı kanalları aracılığıyla hücreye girmekte veya başlıca endoplazmik (ve kaslarda sarkoplazmik) retikulum olmak üzere iç depolardan serbest bırakılmaktadır. Önemli bir salınım yolu, reseptörlerin fosfolipaz C'yi aktive etmesiyle başlamaktadır; bu enzim bir membran fosfolipidini inositol trifosfat (IP3) ve diasilgliserole ayırmaktadır; IP3 retiküler kalsiyum salınım kanallarını açarken, diasilgliserol protein kinaz C'yi aktive etmektedir. Ortaya çıkan kalsiyum artışı, tepkileri tetiklemek için efektör proteinlere bağlanmakta ve zamanlaması ile konumu bilgi kodlayan geçici sivri uçlar, dalgalar veya osilasyonlar şeklinde biçimlenmektedir. Diğer ikinci haberciler, özellikle farklı reseptörlerin aşağı akışında üretilen siklik AMP ve siklik GMP, sinyalleri paralel olarak iletmektedir. Sinyaller, kalsiyumun depolara geri pompalanması veya hücre dışına atılması ve siklik nükleotitlerin parçalanmasıyla sonlandırılmakta, böylece sistem sıfırlanmaktadır.
Klinik önem
Kalsiyum ve ikinci haberci sinyalizasyonu, kas kasılması, nörotransmiter ve hormon salgılanması ve gen ekspresyonu tepkileri gibi temel fizyolojinin altında yatmaktadır; bu nedenle bunları anlamak, sağlık ve hastalık durumundaki birçok hücresel süreci yorumlamak için temel oluşturmaktadır. Bu madde, sinyalizasyon mekanizmalarını referans amacıyla tanımlamakta olup, tanı veya tedavi için bir temel teşkil etmemektedir.
Tarihçe
İkinci haberci kavramı, yirminci yüzyılın ortalarında siklik AMP'nin hormon etkisinin hücre içi bir aracısı olarak keşfedilmesiyle ortaya çıkmıştır. Kalsiyum daha sonra neredeyse evrensel bir hücre içi sinyal olarak tanınmış, 1980'ler ve 1990'lar ise inositol-fosfolipid yolunu açıklığa kavuşturarak IP3'ü iç depolardan kalsiyum salgılayan haberci olarak tanımlamıştır. Daha sonraki çalışmalar, kalsiyum sinyallerinin uzamsal ve zamansal desenlenmesini — sivri uçlar, dalgalar ve osilasyonlar — farklı tepkileri kodlamanın bir aracı olarak vurgulamıştır.
Öne çıkan isimler
- Michael J. Berridge
- Robin F. Irvine
İlgili konular
Temel eserler
- berridge-2000
- berridge-irvine-1993
Sıkça sorulan sorular
- İkinci haberci nedir?
- İkinci haberci, kalsiyum, siklik AMP veya inositol trifosfat gibi, bir reseptör aktive edildikten sonra seviyesi değişen ve sinyali hücre içindeki efektörlere ileten küçük bir hücre içi molekül veya iyondur.
- Hücreler neden sitozolik kalsiyumu bu kadar düşük tutar?
- Dinlenme halindeki sitozolik kalsiyumu çok düşük tutmak, hücre dışı boşluğa ve iç depolara karşı dik bir gradyan oluşturur, böylece kalsiyum kanallarının açılması, hassas bir sinyal olarak işlev görebilecek hızlı ve keskin bir artışa neden olur.