Cơ chế và Con đường Truyền tín hiệu
Truyền tín hiệu là tập hợp các quá trình phân tử mà qua đó một tế bào chuyển đổi một kích thích ngoại bào, chẳng hạn như hormone, yếu tố tăng trưởng hoặc chất dẫn truyền thần kinh, thành một phản ứng nội bào cụ thể. Lĩnh vực này tập hợp các cơ chế và con đường cốt lõi mà qua đó các tín hiệu được tiếp nhận tại bề mặt tế bào, được truyền và khuếch đại bên trong tế bào, và được chuyển thành những thay đổi trong quá trình trao đổi chất, biểu hiện gen, vận động hoặc số phận của tế bào.
Definition
Truyền tín hiệu là quá trình mà một tín hiệu ngoại bào hoặc nội bào được phát hiện bởi một thụ thể và được lan truyền qua một loạt các sự kiện phân tử, thường liên quan đến các chất truyền tin thứ cấp và các biến đổi protein thuận nghịch, để tạo ra một phản ứng tế bào được điều hòa.
Scope
Lĩnh vực này định hướng người đọc đến các thành phần lặp lại của tín hiệu tế bào: thụ thể, chất truyền tin thứ cấp, quá trình phosphoryl hóa protein thuận nghịch bởi kinase và phosphatase, GTPase dị tam hợp và GTPase nhỏ, và các chuỗi kinase protein. Nó coi đây là các chủ đề sinh hóa và phân tử và liên kết đến các mục chủ đề chi tiết (chất truyền tin thứ cấp, phosphoryl hóa protein và kinase, tín hiệu thụ thể cặp đôi G-protein, chuỗi kinase MAP, và tín hiệu canxi) thay vì đóng vai trò là hướng dẫn lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Làm thế nào một tế bào phát hiện một tín hiệu cụ thể trong số nhiều kích thích cạnh tranh?
- Một tín hiệu được khuếch đại, truyền đi và cuối cùng bị tắt như thế nào?
- Làm thế nào các thành phần tín hiệu chung tạo ra các kết quả riêng biệt, cụ thể theo ngữ cảnh?
Key concepts
- Thụ thể
- Phối tử và chất truyền tin thứ nhất
- Chất truyền tin thứ cấp
- Phosphoryl hóa protein thuận nghịch
- Khuếch đại tín hiệu
- Chuỗi và mạng lưới tín hiệu
- Chấm dứt và giảm nhạy cảm tín hiệu
Mechanisms
Hầu hết các con đường bắt đầu khi một phối tử liên kết với một thụ thể, hoặc tại bề mặt tế bào (đối với tín hiệu ưa nước) hoặc nội bào (đối với tín hiệu thấm qua màng). Các thụ thể được hoạt hóa kích hoạt các sự kiện xuôi dòng thông qua một tập hợp nhỏ các chiến lược được bảo tồn: tạo ra các chất truyền tin thứ cấp khuếch tán như AMP vòng, inositol trisphosphate, diacylglycerol và ion canxi; phosphoryl hóa thuận nghịch các protein đích bởi kinase, đối lập bởi phosphatase; và chuyển đổi cấu hình của các protein gắn GTP giữa trạng thái hoạt động và không hoạt động. Các bước này khuếch đại tín hiệu ban đầu và cho phép nó được tích hợp qua các mạng lưới phân nhánh, để cùng một thành phần có thể tạo ra các kết quả khác nhau tùy thuộc vào ngữ cảnh tế bào.
Clinical relevance
Bởi vì các con đường tín hiệu điều chỉnh sự tăng sinh, biệt hóa và sống sót, sự rối loạn điều hòa của chúng là nguyên nhân cơ bản của nhiều bệnh, và một số nhóm thuốc tác động lên các thành phần tín hiệu như thụ thể và kinase. Lĩnh vực này mô tả các cơ chế ở mức độ tham chiếu để hỗ trợ hiểu biết về tài liệu đó; nó không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.
Evidence & guidelines
Kiến thức trong lĩnh vực này bắt nguồn từ các nghiên cứu sinh hóa, cấu trúc và di truyền phân tử chứ không phải từ các thử nghiệm lâm sàng, vì vậy tài liệu hỗ trợ bao gồm các nghiên cứu gốc và các bài đánh giá, sách giáo khoa có thẩm quyền chứ không phải các hướng dẫn thực hành lâm sàng.
History
Khái niệm hiện đại về truyền tín hiệu xuất hiện vào nửa sau thế kỷ XX: khám phá của Sutherland về AMP vòng đã giới thiệu ý tưởng chất truyền tin thứ cấp, Krebs và Fischer đã thiết lập phosphoryl hóa thuận nghịch như một cơ chế điều hòa, và Rodbell cùng Gilman đã xác định protein G là chất truyền tín hiệu. Công trình của Berridge và Irvine về inositol trisphosphate đã mở rộng khuôn khổ chất truyền tin thứ cấp, và các nghiên cứu quy mô lớn như việc lập danh mục kinome người sau này đã đặt các cơ chế này vào một ngữ cảnh bộ gen.
Key figures
- Martin Rodbell
- Alfred G. Gilman
- Edwin Krebs
- Edmond Fischer
- Michael Berridge
- Tony Hunter
Related topics
Seminal works
- berridge-1984
- manning-2002
- weng-1999
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa chất truyền tin thứ nhất và chất truyền tin thứ cấp là gì?
- Chất truyền tin thứ nhất là tín hiệu ngoại bào, chẳng hạn như hormone, đến tế bào, trong khi chất truyền tin thứ cấp là một phân tử nội bào nhỏ (như AMP vòng hoặc canxi) được tạo ra để đáp ứng với sự hoạt hóa thụ thể, truyền và khuếch đại tín hiệu bên trong tế bào.
- Tại sao các tế bào sử dụng các chuỗi nhiều bước thay vì một bước duy nhất?
- Các chuỗi nhiều bước cho phép khuếch đại, tích hợp nhiều đầu vào và kiểm soát chặt chẽ nơi và khi nào một phản ứng xảy ra, do đó một kích thích yếu hoặc ngắn có thể tạo ra một đầu ra tế bào lớn, được điều hòa và thuận nghịch.