Hücre İçi Sinyal Proteinleri ve Adaptör Molekülleri
Hücre içi sinyal proteinleri ve adaptör molekülleri, aktive olmuş hücre yüzeyi reseptörlerinden hücre içindeki efektörlere bilgi taşıyan aktarım mekanizmasını oluşturmaktadır. Bu alan, sinyal iletimini düzenli, kontrollü yollar halinde organize eden moleküler anahtarları, lipit ikinci haberci sistemlerini, modüler etkileşim alanlarını ve iskele (scaffolding) ile adaptör proteinlerini bir araya getirmektedir.
Tanım
Hücre içi sinyal proteinleri, reseptörlerin aşağı akışında sinyalleri ileten, yükselten ve entegre eden sitoplazmik ve membrana bağlı moleküllerdir; adaptör molekülleri ise kendileri bir reaksiyonu katalize etmeksizin, modüler etkileşim alanları aracılığıyla sinyal ortaklarını birbirine bağlayan katalitik olmayan proteinlerdir.
Kapsam
Bu alan, okuyucuyu dört hücre içi aktarım bileşeni ailesine yönlendirmektedir: küçük GTPaz anahtarları, fosfatidilinozitol lipit sinyalleşmesi, özgüllüğe aracılık eden modüler protein-etkileşim alanları ve sinyal komplekslerini bir araya getiren iskele ve adaptör proteinleri. Bu, düzenleyici bir genel bakış sunmaktadır; ayrıntılı mekanizmalar, altındaki konu başlıklarında yer almaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Bir reseptör sinyali, hücre içi biyokimyasal bir değişikliğe nasıl dönüştürülmektedir?
- Sinyal yollarına özgüllüklerini ve yönlülüklerini veren nedir?
- Moleküler anahtarlar ve iskeleler, sinyalleşmenin zamanlamasını ve konumunu nasıl şekillendirmektedir?
Anahtar kavramlar
- Moleküler anahtar (GTPaz) döngüsü
- İkinci haberciler ve lipit sinyalleşmesi
- Modüler protein-etkileşim alanları
- İskele ve adaptör proteinleri
- Sinyal yükseltme ve entegrasyon
- Sinyalleşmenin uzaysal ve zamansal organizasyonu
Mekanizmalar
Aktive olmuş bir reseptörün aşağı akışında, sinyaller birkaç tekrar eden mekanizma aracılığıyla yayılmaktadır. Guanin-nükleotit bağlayıcı anahtar proteinler, aktif (GTP bağlı) ve inaktif (GDP bağlı) durumlar arasında geçiş yapmakta ve ikili zamanlayıcılar ve yükselticiler olarak işlev görmektedir (Vetter & Wittinghofer, 2001). SH2, SH3 ve PH alanları gibi modüler etkileşim alanları, spesifik fosforile edilmiş kalıntıları veya membran lipitlerini tanımakta ve böylece sinyalleri doğru ortaklara yönlendirmektedir (Pawson & Nash, 2003). Genellikle katalitik aktiviteden yoksun olan adaptör ve iskele proteinleri, enzim ve substratları fiziksel olarak birbirine bağlayarak reaksiyonların doğru yerde ve doğru zamanda gerçekleşmesini sağlamakta, böylece yolun uzaysal ve zamansal organizasyonunu kontrol etmektedir (Scott & Pawson, 2009). Reseptör tirozin kinazlar, bu elementlerin hücre içi bir yanıtı başlatmak ve şekillendirmek için nasıl birleştiğini göstermektedir (Lemmon & Schlessinger, 2010).
Klinik önem
Bu alandaki birçok bileşen, büyüme, farklılaşma ve hayatta kalma sinyalleşmesi için merkezi bir öneme sahiptir ve bunların düzensizliği kanser ve diğer hastalıklarda incelenmektedir. Bu giriş, bu aktarım mekanizmalarının moleküler mantığını referans bilgi olarak tanımlamaktadır; tanı veya tedavi rehberliği sağlamamaktadır.
Kanıt ve kılavuzlar
Bu alan, klinik kılavuzlardan ziyade moleküler ve yapısal hücre biyolojisi literatürüne dayanmaktadır; alıntılanan derlemeler ve standart ders kitabı içeriği (Alberts et al., 2015), konsensüs mekanizmalarını özetlemektedir.
Tarihçe
Hücre içi aktarım mekanizmalarının anlaşılması, yirminci yüzyılın ortalarında ikinci habercilerin keşfiyle başlamış, GTP bağlayıcı anahtar proteinlerin ve protein-tirozin kinazların tanımlanmasıyla devam etmiş ve 1990'lar ile 2000'lerde modüler etkileşim alanlarının ve iskelelerin sinyalleşmeyi tanımlanmış kompleksler halinde organize ettiğinin fark edilmesiyle gelişmiştir (Pawson & Nash, 2003).
Öne çıkan isimler
- Tony Pawson
- Alfred Wittinghofer
- John D. Scott
- Joseph Schlessinger
İlgili konular
Temel eserler
- vetter-2001
- pawson-2003
- scott-2009
Sıkça sorulan sorular
- Bir sinyal enzimi ile bir adaptör molekülü arasındaki fark nedir?
- Bir sinyal enzimi biyokimyasal bir reaksiyonu (örneğin fosforilasyon) katalize ederken, bir adaptör molekülünün katalitik aktivitesi yoktur ve bunun yerine etkileşim alanlarını kullanarak sinyal ortaklarını fiziksel olarak birbirine bağlamaktadır.
- Hücre içi sinyal proteinleri neden aileler halinde organize edilmektedir?
- Bunları paylaşılan işlevlerine göre — moleküler anahtarlar, lipit sinyalleşmesi, etkileşim alanları ve iskeleler — gruplandırmak, yollara özgüllük, yükseltme ve uzaysal kontrol sağlayan tekrar eden mekanizmaları yansıtmaktadır.