Схема на предаване на сигнала към клетката. Първични и вторични посланици. Вторични посредници (пратеници) Концепцията за първични и вторични пратеници

Бързо се образуват и допълнително активират ефекторни протеини, които медиират отговора на клетката. Най-често срещаните вторични посредници включват сАМР и други циклични нуклеотиди, калциеви йони, азотен оксид.

Концентрацията на вторични посредници в цитозола може да се увеличи по различни начини: чрез активиране на ензимите, които ги синтезират, като например в случай на активиране на циклази, които образуват циклични форми на нуклеотиди (cAMP, cGMP), или чрез отваряне йонни канали, позволяващи потока на метални йони, например йони на калций, да навлязат в клетката. Тези малки молекули могат допълнително да свързват и активират ефекторни молекули, протеин кинази, йонни канали и различни други протеини.

Класификация

Вторичните месинджъри се класифицират по разтворимост във вода и молекулен размер.

Бележки

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какви са "вторичните посредници" в други речници:

Вторичните месинджъри (second messengers, secondary messengers) са компоненти на системата за предаване на сигнала в клетката, малки сигнални молекули. Вторичните посредници са компоненти на каскади за предаване на сигнали, които се формират бързо и по-нататък ... ... Wikipedia

Този термин има и други значения, вижте Сигнал (многозначност). Този термин има и други значения, вижте Трансдукция. Този термин има и други значения, вижте Клетъчна сигнализация. Предаване на сигнал (сигнал ... ... Wikipedia

Предаване на сигнал (сигнална трансдукция, сигнална трансдукция, трансдукция, сигнализиране, сигнализиране, (английска сигнална трансдукция) в молекулярна биологиятерминът "сигнализиране" се отнася до всеки процес, чрез който клетка преобразува ... Wikipedia

- (сигнална трансдукция, сигнална трансдукция, трансдукция, сигнализиране, сигнализиране, (англ. сигнална трансдукция) в молекулярната биология терминът "Предаване на сигнал" се отнася до всеки процес, чрез който клетката преобразува един вид сигнал ... Wikipedia

трансдукция на сигнала

- (IP3) е водоразтворим втори месинджър. IP3 се образува в резултат на разграждането на мембранните фосфолипиди под действието на ензима фосфолипаза С. Инозитол трифосфат, заедно с диацилглицерол, участва в предаването на сигнала в клетката. IP3 ... ... Уикипедия

I Възбуждането е активен физиологичен процес, чрез който някои видове клетки реагират на външни влияния. Способността на клетките да образуват В. се нарича възбудимост. Възбудимите клетки включват нервни, мускулни и жлезисти клетки. Всичко… … Медицинска енциклопедия

клетката преобразува един вид сигнал или стимул в друг.

1. взаимодействие на външен агент (стимул) с клетъчен рецептор,

2. активиране на ефекторната молекула, разположена в мембраната и отговорна за генерирането на вторични посланици,

3. образуване на втори посланици,

4. активиране на целевите протеини от месинджъри, причинявайки генерирането на следните месинджъри,

5. изчезване на месинджърите.

Вторичните месинджъри са вътреклетъчни вещества, чиято концентрация е строго контролирана от невротрансмитерни хормони и други извънклетъчни сигнали - първични месинджъри (първи месинджъри).

Като рецепторен агонист клетката може да използва специално синтезирани пептидни съединения или да използва своите вътреклетъчни метаболити, които липсват в извънклетъчната среда. Коензимът АТФ и глутаматът, действащи извънклетъчно, са мощни невротрансмитери. Естествените извънклетъчни лиганди, които взаимодействат с и активират рецепторите, се наричат първични пратеници. Те могат да бъдат подразделени на хормони, невротрансмитери, цитокини, лимфокини, растежни фактори, липофилни молекули с рецептори, хемоатрактанти и др. Всеки от тези термини представлява клас агенти, които действат по доста специфичен начин. Има обаче примери за многофункционалност на първичния месинджър: АТФ и глутаматът са невротрансмитери, когато се секретират в синапсите. Стомашно-чревни хормони като гастрин, холецитокинин и секретин изпълняват множество невромодулиращи функции в централната нервна система, като влияят на освобождаването на други невротрансмитери. Соматостатинът, първоначално идентифициран като секретагог на хипоталамичния растежен хормон, също функционира като невротрансмитер и невромодулатор в централната нервна система. Освен това, той е паракринен агент за клетките на панкреаса и хормон за черния дроб. Факторът на растеж на тромбоцитите TGFb също действа като хемоатрактант и като инхибитор на растежа. Тромбинът е растежен фактор, но също така участва в съсирването на кръвта като активатор на функцията на тромбоцитите.

Механизмите, които преобразуват външните сигнали във вътреклетъчни, се намират в плазмената мембрана на клетката. Възприемането на външни сигнали от клетките се дължи главно на взаимодействието на външни фактори с клетъчните рецептори, разположени на външната мембрана на клетките. Рецепторите разпознават и свързват външен сигнал (сигнален агент - лиганд) и активират пътищата за вътреклетъчен трансфер на информация, водещи до стартиране и регулиране на различни вътреклетъчни процеси.

Външният сигнален агент, наречен първичен пратеник, като правило не прониква в клетката, а специфично взаимодейства с рецепторите на външната клетъчна мембрана. Различни химични съединения действат като първични медиатори (хормони, невротрансмитери, газови трансмитери и др.) или физически фактори(квант светлина). Съществуват обаче хидрофобни хормони (стероидни и тиреоидни), които са в състояние да проникнат в клетката, преодолявайки липидния двоен слой и да взаимодействат там с разтворими рецепторни протеини. Малките молекули NO и CO имат същия механизъм на действие.

Ако външна сигнална молекула действа върху рецепторите на клетъчната мембрана и ги активира, тогава последните предават получената информация на системата от протеинови компоненти на мембраната, наречена каскада на сигнална трансдукция. Мембранните протеини на каскадата на сигнална трансдукция се разделят на:

рецептор-свързани трансдюсерни протеини

усилващи ензими, свързани с трансдюсерни протеини (активират вторични вътреклетъчни пратеници, които пренасят информация в клетката).

Ето как действат свързаните с G-протеин рецептори. Други рецептори (йонни канали, рецептори с протеин киназна активност) сами по себе си служат като мултипликатори.

Клетъчният цикъл и неговите периоди

Клетъчният цикъл е периодът на съществуване на клетката от момента на нейното образуване чрез делене на майчината клетка до нейното собствено делене.

По този начин клетъчният цикъл се състои от два периода:

1) период на клетъчен растеж, наречен "интерфаза", и

2) периодът на клетъчно делене, наречен "фаза М". От своя страна във всеки период се разграничават няколко фази

Обикновено интерфазата отнема поне 90% от времето на целия клетъчен цикъл. Например, в бързо делящите се клетки на висшите еукариоти последователните деления се случват веднъж на всеки 16-24 часа и всяка фаза на М продължава 1-2 часа. Повечето откомпонентите на клетката се синтезират през цялата интерфаза, което затруднява изолирането на отделни етапи в нея

В интерфазата са изолирани G 1 фаза, S фаза и G 2 фаза. Периодът на интерфазата, когато се извършва репликация на ДНК на клетъчното ядро, се нарича "S фаза". Периодът между M фазата и началото на S фазата се обозначава като G 1 фаза, а периодът между края на S фазата и последващата М фаза се обозначават като G 2 фаза.

Периодът на клетъчно делене (фаза М) включва два етапа: митоза (деление на клетъчното ядро) и цитокинеза (деление на цитоплазмата). От своя страна митозата е разделена на пет етапа.Описанието на клетъчното делене се основава на данните от светлинната микроскопия в комбинация с микрофилмиране и на резултатите от светлинната и електронната микроскопия на фиксирани и оцветени клетки.

Подробности

Вторичните месинджъри са посредници, които осъществяват предаването на сигнал от клетъчната мембрана към ядрото. Това е необходимо за стартиране на процесите, които осигуряват ефекта и реакцията на сигнала.

Нека разгледаме механизмите на реализация на сигнала в ефекторните клетки на висцералните органи при активиране на автономни рецептори. нервна система.

1. Сравнителна анатомична характеристика на ефекторната връзка на автономната нервна и двигателна система.

2. Основните медиатори на вегетативната нервна система.

3. Основните рецептори на вегетативната нервна система.

Рецепторите в автономната нервна система принадлежат към две суперсемейства мембранни рецептори:

Семейството от рецептори, свързани с йонен канал, са канално-свързаните рецептори (Nn-холинергичен рецептор).
G-свързани трансмембранни рецептори или метаботропни рецептори, чието активиране води до образуването на вътреклетъчен втори посредник, който задейства каскадни реакции, водещи до промяна в метаболизма на ефекторната клетка и активиране или инхибиране на йонни канали (М-холинергични рецептори, алфа- и бета-адренорецептори).

Системата за взаимодействие мембрана-рецептор е двукомпонентна:

Активиране на рецептори чрез взаимодействие на физиологично активно вещество с рецептор.
Образуването или навлизането на вътреклетъчни пратеници (втори пратеници), които напълно или до голяма степен възпроизвеждат ефектите на физиологично активни вещества чрез каскадни реакции.

Вътреклетъчни пратеници (втори пратеници)медииращо активиране на адренергични и холинергични рецептори върху ефекторни клетки на висцерални органи:

циклична аденозинмонофосфорна киселина (cAMP, cAMP).
циклична гуанозин монофосфорна киселина (cGMP, cGMP)
инозитол трифосфат (IP3)
диацилглицерол (DAG)
Ca йон

4. Схематично представяне на холинергичния рецептор Nn и механизма на неговата работа.

Път на сигнална трансдукция --> Активиране на аденилат циклаза Gs

cAMP-зависима протеин киназа (PKA)

cAMP се свързва с PKA регулаторната субединица, нейната конформация се променя, това причинява дисоциация и отделяне на каталитичната субединица от нея ---> протеин киназа А се активира.

Необходими са повече от 2 cAMP молекули, за да се отдели каталитичната субединица

PKA принадлежи към класа Ser/Thr киназа, специфична е за субстрата, може да задейства каскадата на протеиново фосфорилиране (може да се регулира).

5. Основни класове G протеини при бозайници.

6. Ефекти от активирането на бета1- и бета2-адренорецепторите в кардиомиоцитите.

7. Роля различни видове AKAR във вътреклетъчната локализация на протеин киназа А и други молекули.

Втори пратеници

Вторични посредници(second messengers, secondary messengers) са компоненти на системата за предаване на сигнала в клетката, малки сигнални молекули. Вторичните месинджъри са компоненти на каскади за сигнална трансдукция, които се образуват бързо и след това активират ефекторни протеини, които медиират отговора на клетката. Най-често срещаните вторични посредници включват сАМР и други циклични нуклеотиди, калциеви йони, азотен оксид.

Класификация

Вторичните месинджъри се класифицират по разтворимост във вода и молекулен размер.

Хидрофобни молекули - неразтворими във вода молекули, например диацилглицерол, инозитол трифосфат, фосфатидилинозитоли - са свързани с мембраната и могат да се дисоциират в перимембранното пространство, където се свързват и регулират активността на протеини, свързани с мембраната;
Хидрофилни молекули - водоразтворими молекули, например cAMP, cGMP, Ca 2+ - са в цитозола;
Газовете - азотен оксид (), въглероден оксид () - могат да преминат от цитозола клетъчни мембрани.

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво представляват „Вторите пратеници“ в други речници:

- (вторични месинджъри, англ. second messengers) са малки сигнални молекули, компоненти на системата за предаване на сигнали в клетката. Вторичните посредници са компоненти на каскади за предаване на сигнали, те се образуват бързо и след това се активират ... ... Wikipedia

Фосфолипиди Фосфолипидите са сложни липиди, естеримноговалентни алкохоли и висши мастни киселини. Те съдържат остатък от фосфорна киселина и допълнителна група атоми от различно химично естество, свързани с него ... Wikipedia

Синапси, в които предаването на възбуждане се осъществява чрез ацетилхолин. Съдържание 1 Биохимия 2 Видове холинергични рецептори ... Wikipedia

Фосфолипиди Фосфолипидите са сложни липиди, естери на многовалентни алкохоли и висши мастни киселини. Те съдържат остатък от фосфорна киселина и допълнителна група атоми от различно химично естество, свързани с него. Съдържание 1 Класификация ... ... Wikipedia

Фосфолипидите са сложни липиди, естери на многовалентни алкохоли и висши мастни киселини. Те съдържат остатък от фосфорна киселина и допълнителна група атоми от различно химично естество, свързани с него. Съдържание 1 Класификация на фосфолипидите ... Wikipedia

Списък- (Листване) Листването е набор от процедури за допускане на ценни книжа до обращение на фондовата борса Определение за листване, предимства и недостатъци на листване, видове листване, етапи на процедурата за листване, списък с котировки за листване, делистване ... ... Енциклопедия на инвеститора

Книги

Атлас по физиология. В 2 тома. Том 1. Учебно ръководство, Андрей Глебович Камкин, Ирина Сергеевна Киселева. Атласът е книга, в чиито чертежи и текстова част се дават идеи не само за функциите на тялото, но и се показват механизмите на тези функции върху органа, тъканта, клетката, ...
Атлас по физиология. В 2 тома. Том 2. Учебно ръководство, Андрей Глебович Камкин, Ирина Сергеевна Киселева. Атласът не само дава представа за функциите на тялото, но и показва механизмите на тези функции на органно, тъканно, клетъчно, мембранно и молекулярно ниво, изложени на базата на ...

Пратеници- вещества с ниско молекулно тегло, които пренасят хормонални сигнали вътре в клетката. Те притежават висока скоростдвижение, разделяне или отстраняване (Ca 2+, cAMP, cGMP, DAG, ITP).

Нарушенията на обмена на пратеници водят до сериозни последици. Например форболовите естери, които са аналози на DAG, но за разлика от които не се разграждат в организма, допринасят за развитието на злокачествени тумори.

сАМРоткрит от Съдърланд през 50-те години на миналия век. За това откритие той получи Нобелова награда. cAMP участва в мобилизирането на енергийните резерви (разграждането на въглехидратите в черния дроб или на триглицеридите в мастните клетки), в задържането на вода от бъбреците, в нормализирането на калциевия метаболизъм, в увеличаването на силата и честотата на сърдечните контракции, в образуване на стероидни хормони, при отпускане на гладката мускулатура и т.н.

cGMPактивира PC G, PDE, Ca 2+ -ATPase, затваря Ca 2+ канали и намалява нивото на Ca 2+ в цитоплазмата.

Ензими

Ензимите на каскадните системи катализират:

образуването на вторични медиатори на хормоналния сигнал;
активиране и инхибиране на други ензими;
превръщането на субстрати в продукти;

Аденилат циклаза (AC)

Гликопротеин с маса от 120 до 150 kDa, има 8 изоформи, ключов ензим на аденилатциклазната система, с Mg 2+ катализира образуването на вторичния месинджър cAMP от АТФ.

AC съдържа 2-SH групи, едната за взаимодействие с G-протеина, другата за катализа. AC съдържа няколко алостерични центъра: за Mg 2+, Mn 2+, Ca 2+, аденозин и форсколин.

Намира се във всички клетки, разположени от вътрешната страна на клетъчната мембрана. Активността на АС се контролира от: 1) извънклетъчни регулатори - хормони, ейкозаноиди, биогенни амини чрез G-протеини; 2) вътреклетъчен регулатор на Ca 2+ (4 Ca 2+ -зависими изоформи на AC се активират от Ca 2+).

Протеин киназа А (PC A)

ПК А присъства във всички клетки, катализира реакцията на фосфорилиране на ОН групите на серин и треонин на регулаторни протеини и ензими, участва в аденилатциклазната система и се стимулира от сАМР. PC A се състои от 4 субединици: 2 регулаторни Р(тегло 38000 Da) и 2 каталитични СЪС(тегло 49000 Da). Всяка от регулаторните субединици има 2 сАМР свързващи места. Тетрамерът няма каталитична активност. Прикрепването на 4 cAMP към 2 R субединици води до промяна в тяхната конформация и дисоциация на тетрамера. В същото време се освобождават 2 активни каталитични субединици С, които катализират реакцията на фосфорилиране на регулаторните протеини и ензими, което променя тяхната активност.

Протеин киназа C (PC C)

PC C участва в инозитол трифосфатната система и се стимулира от Ca 2+, DAG и фосфатидилсерин. Има регулаторна и каталитична област. PC C катализира реакцията на фосфорилиране на ензимните протеини.

Протеин киназа G (PC G)съществува само в белите дробове, малкия мозък, гладките мускули и тромбоцитите, участва в гуанилатциклазната система. PC G съдържа 2 субединици, стимулирани от cGMP, катализира реакцията на фосфорилиране на ензимни протеини.

Фосфолипаза C (PL C)

Хидролизира фосфоестерната връзка във фосфатидилинозитолите с образуването на DAG и IP 3, има 10 изоформи. FL C се регулира чрез G-протеини и се активира от Ca 2+.

Фосфодиестераза (PDE)

PDE преобразува cAMP и cGMP в AMP и GMP чрез инактивиране на системите аденилат циклаза и гуанилат циклаза. PDE се активира от Ca 2+, 4Ca 2+ -калмодулин, cGMP.

БЕЗ синтазае сложен ензим, който е димер, към всяка от субединиците на който са прикрепени няколко кофактора. NO синтазата има изоформи.

Повечето клетки в човешкото и животинското тяло са способни да синтезират и освобождават NO, но три клетъчни популации са най-изследвани: ендотелиумът на кръвоносните съдове, невроните и макрофагите. Според вида на синтезиращата тъкан NO синтазата има 3 основни изоформи: невронна, макрофагова и ендотелна (означени съответно като NO синтаза I, II и III).

Невронните и ендотелните изоформи на NO синтазата постоянно присъстват в клетките в малки количества и синтезират NO във физиологични концентрации. Те се активират от комплекса калмодулин-4Са 2+.

NO синтаза II обикновено отсъства в макрофагите. Когато макрофагите са изложени на липополизахариди от микробен произход или цитокини, те синтезират огромно количество NO-синтаза II (100-1000 пъти повече от NO-синтаза I и III), която произвежда NO в токсични концентрации. Глюкокортикоидите (хидрокортизон, кортизол), известни със своята противовъзпалителна активност, инхибират експресията на NO-синтаза в клетките.

Действие NO

NO е газ с ниско молекулно тегло, лесно прониква през клетъчните мембрани и компонентите на междуклетъчното вещество, има висока реактивност, неговият полуживот е средно не повече от 5 s, разстоянието на възможна дифузия е малко, средно 30 μm .

Във физиологични концентрации NO има мощен съдоразширяващ ефект.:

Ендотелът постоянно произвежда малки количества NO.

При различни въздействия - механични (например с повишен ток или пулсация на кръвта), химични (липополизахариди на бактерии, цитокини на лимфоцити и тромбоцити и др.) - синтезът на NO в ендотелните клетки се увеличава значително.

· NO от ендотела дифундира към съседните гладкомускулни клетки на съдовата стена, активира в тях гуанилатциклазата, която след 5s синтезира cGMP.

cGMP води до намаляване на нивото на калциевите йони в цитозола на клетките и отслабване на връзката между миозина и актина, което позволява на клетките да се отпуснат след 10 секунди.

На този принцип действа лекарството нитроглицерин. При разграждането на нитроглицерина се образува NO, което води до разширяване на съдовете на сърцето и в резултат на това облекчава усещането за болка.

NO регулира лумена на мозъчните съдове. Активирането на неврони във всяка област на мозъка води до възбуждане на неврони, съдържащи NO синтаза и/или астроцити, в които също може да се индуцира синтез на NO, а газът, освободен от клетките, води до локална вазодилатация в областта на възбуда.

NO участва в развитието на септичен шок, когато голям бройциркулиращите в кръвта микроорганизми рязко активират синтеза на NO в ендотела, което води до продължително и силно разширяване на малките кръвоносни съдове и в резултат на това значително понижаване на кръвното налягане, което е трудно за терапевтично лечение.

Във физиологични концентрации NO подобрява реологичните свойства на кръвта.:

NO, образуван в ендотела, предотвратява адхезията на левкоцитите и тромбоцитите към ендотела и също така намалява агрегацията на последния.

NO може да действа като антирастежен фактор, който предотвратява пролиферацията на гладкомускулни клетки в съдовата стена, важна връзка в патогенезата на атеросклерозата.

Във високи концентрации NO има цитостатичен и цитолитичен ефект върху клетките (бактериални, ракови и др.). по следния начин:

· при взаимодействие на NO с радикален супероксиден анион се получава пероксинитрит (ONOO-), който е силен токсичен окислител;

NO се свързва силно с хеминовата група на съдържащите желязо ензими и ги инхибира (инхибирането на ензимите за митохондриално окислително фосфорилиране блокира синтеза на АТФ, инхибирането на ензимите за репликация на ДНК допринася за натрупването на увреждане в ДНК).

· NO и пероксинитритът могат директно да увредят ДНК, което води до активиране на защитните механизми, по-специално до стимулиране на ензима поли (ADP-рибоза) синтетаза, което допълнително намалява нивото на АТФ и може да доведе до клетъчна смърт (чрез апоптоза) .

Подобна информация.