Det Signaltransduktion er transmission af eksterne og interne stimuli i organismen. Hovedsagelig er receptorproteiner, messenger-stoffer og enzymer involveret i denne signaloverførsel. Fejl i signaltransduktion ligger til grund for de fleste sygdomme, såsom kræft og autoimmune sygdomme.
Hvad er signaltransduktion?
Kropsceller reagerer på ekstern og intern stimuli ved hjælp af fysiologisk signaltransduktion eller signaloverførsel. Under denne proces konverteres et signal og trænger ind i en celle, hvor det udløser den cellulære effekt gennem en signalkæde. På denne måde kan signaler transmitteres fra et kropsområde til et andet. Celler er således i stand til at kommunikere med hinanden.
Signaltransmissionen finder sted enten på et eller flere niveauer. Hvis flere niveauer forbundet i serie er involveret i processen, taler vi om en signalkaskade. Enzymer og sekundære messenger-stoffer er involveret i signaltransduktion. Vi taler derfor ofte om en enzymatisk medieret, biokemisk proces, hvor biologisk information videregives via bærerstoffer.
Signalerne fra forskellige kilder koordineres med hinanden i cytoplasma eller cellekernen. De forskellige signalstier af en celletype danner tilsammen det, der kaldes signalnetværket.
Immunreaktioner og muskelsammentrækninger såvel som visuel og lugtagtig opfattelse er afhængig af signaltransduktion.
Funktion & opgave
Der er proteiner på cellemembranen og inde i en kropscelle. Disse proteiner fungerer som receptorer. Signalmolekyler fastgøres til receptorproteiner på overfladen. Receptorerne henter signaler udefra eller indefra og leder dem ind i cellen til behandling.
De bedst kendte signalmolekyler inkluderer for eksempel neurotransmittere og hormoner. Der er mange forskellige receptorer i den menneskelige krop. F.eks. Er cystoliske receptorer lokaliseret i den viskose del af cytoplasmaet. Denne type receptor inkluderer hovedsageligt steroidreceptorer. De membranbaserede receptorer skal adskilles fra disse receptorer. De har et intra- og et ekstracellulært niveau. Dette gør dem i stand til at binde signalmolekyler uden for cellen. For at lade signalet trænge ind i det, ændrer de deres rumlige struktur.
Selve signalet trænger ikke ind i cellen. I stedet når signaloplysningen indersiden af cellen via biokemiske processer af proteinerne. Disse biokemiske processer styres af hydrofile stoffer, såsom neurotransmittorer.
Membranrelaterede receptorer er enten ionkanaler, G-protein-koblede receptorer eller enzym-koblede signalveje. Ionkanaler er transmembrane proteiner. De aktiveres eller deaktiveres via et signal. Membranens permeabilitet øges eller mindskes for visse ioner. Ionkanaler er især relevante for nervesignaler.
G-proteinkoblede receptorer stimulerer et G-protein til at erstatte bundet BNP med den kemiske forbindelse GTP. G-proteinet nedbrydes i enhederne a og γ, som begge sender signalet. De G-protein-koblede receptorer er involveret i processer såsom syn og lugt.
Enzymkoblede signalveje består af seks underklasser. Alle af dem svarer til transmembrane proteiner. Processer såsom kinase-medieret phosphorylering og phosphatase-medieret dephosphorylering spiller en rolle i forhold til disse signalveje.
Uanset signalvejen er transmission af interne og eksterne signaler til effektorproteiner inde i cellen det egentlige mål for signaltransduktion. Denne fremsendelse foregår via målrettede interaktioner mellem flere proteiner. Aktivering af signalproteiner og intracellulære signalproteiner spiller en vigtig rolle i denne proces. Nogle signaler amplificeres ved at aktivere flere effektorproteiner på samme tid.
Anden messengers er især relevante for netværk af signaltransduktionsveje og integration af forskellige signaler. Dette er grænseflader mellem forskellige veje, der kan udløse cellespecifikke reaktioner.
Signaltransduktion gør det muligt for en encellulær organisme at tilpasse sig sit miljø, for eksempel ved at regulere ændringerne i funktion eller ved genekspression. Først da gør processen det muligt for encellede organismer at overleve. I multicellulære celler muliggør signaltransduktion modtagelse og behandling af interne og eksterne stimuli. Signaltransduktion er også uundværlig for deres overlevelse. Cellevækst, celledeling og celledød påvirkes for eksempel af de beskrevne processer.
Sygdomme og lidelser
Når signalveje forstyrres, kan denne lidelse føre til forskellige sygdomme. Kræft, diabetes, nyresygdom og autoimmune sygdomme har vist sig at være relateret til fejl i signaloverførsel.
Et signalmolekyle binder normalt til en af de beskrevne receptorer på overfladen af en celle og kan udløse celledeling i en kompleks respons. I kræft fører mutationer i de kodende gener for signalstoffer, receptorer eller enzymer til øget eller fejlagtig signalvejsaktivitet. Dette resulterer i en stigning i stimuleringen af celledeling. I denne sammenhæng spiller enzymerne involveret i transduktionen en vigtig rolle. De er ofte mere aktive i kræft. Farmakologi ønsker derfor selektivt at hæmme disse enzymer i fremtiden og således udvikle et kræftlægemiddel.
Bortset fra lægemidler mod kræft er medicinsk forskning i øjeblikket (fra 2015) intensivt beskæftiget med udviklingen af retsmidler baseret på signaltransduktionsprocesser. Selv kolera, kighoste og almindelige lidelser såsom højt blodtryk er forbundet med fejl i signaltransduktion, som antages at fremmes ved visse eksterne stimuli.
De i dag tilgængelige lægemidler mod forskellige sygdomme griber også ind specifikt i signaltransduktion. I fremtiden vil denne procedure sandsynligvis være mere målrettet og målrettet.
