셀 통신 : 유형, 중요성, 예 - 생물학

셀룰러 통신 과 같은 세포 간 통신은 전화, 세포 외 신호 전달 분자이다. 이 분자는 신호 생성 세포에서 시작하여 표적 세포의 수용체에 결합하여 특정 반응을 생성합니다.

신호 분자는 작은 분자 (예 : 아미노산), 펩타이드 또는 단백질 일 수 있습니다. 따라서 화학적 인 의사 소통은 단세포 및 다세포 생물의 특성입니다.

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박테리아에서 신호 분자는 박테리아 페로몬입니다. 이들은 수평 유전자 전달, 생물 발광, 생물막 형성, 항생제 및 병원성 인자 생성과 같은 기능에 필요합니다.

다세포 유기체에서 세포 통신은 인접한 세포 사이 또는 분리 된 세포 사이에서 발생할 수 있습니다. 후자의 경우 신호 분자가 확산되어 장거리를 이동해야합니다. 신호의 기능 중에는 유전자 발현, 형태 및 세포 이동의 변화가 있습니다.

세포 통신은 또한 엑소 좀 및 엑소 좀이라고하는 세포 외 소포 (VE)에 의해 수행 될 수 있습니다. EV의 일부 기능은 다음과 같습니다. 림프구 및 대 식세포의 조절; 시냅스 기능 조절; 혈관과 심장, 응고 및 혈관 신생; 및 RNA 교환.

유형 (시스템 / 메커니즘)

박테리아에는 박테리아 개체군의 밀도가 높을 때만 발생하는 행동으로 구성된 정족수 감지라는 세포 통신 유형이 있습니다. 쿼럼 감지에는 자동 유도제라고하는 고농도 신호 분자의 생성, 방출 및 후속 감지가 포함됩니다.

T. brucei와 같은 단세포 진핵 생물에서도 쿼럼 감지 기능이 있습니다. 효모에서는 페로몬 의사 소통 및 환경 변화에 대한 반응으로 성행위와 세포 분화가 발생합니다.

식물과 동물에서 호르몬, 신경 전달 물질, 성장 인자 또는 가스와 같은 세포 외 신호 분자의 사용은 신호 분자의 합성, 방출, 표적 세포로의 이동, 탐지와 관련된 중요한 유형의 통신입니다. 신호 및 특정 응답.

동물에서 신호 분자의 전달과 관련하여 분자의 작용 거리는 두 가지 유형의 신호를 결정합니다. 1) 동일한 세포와 인근 세포에서 각각 작용하는자가 분비 및 파라 크린; 및 2) 혈류에 의해 운반되는 먼 표적 세포에 작용하는 내분비.

세포 외 소포를 통한 세포 통신은 진핵 생물과 고세균에서 중요한 세포 통신 유형입니다.

단세포 진핵 또는 박테리아 집단이 증가함에 따라 세포에서 효과를 생성 할 수있는 유도제의 농도를 생성하기에 충분한 수의 세포 또는 정족수에 도달합니다. 이것은 인구 조사 메커니즘을 구성합니다.

박테리아에는 세 가지 유형의 정족수 감지 시스템이 알려져 있습니다. 하나는 그람 음성입니다. 그람 양성의 또 다른; 그리고 그람 네거티브 Vibrio harveyi에 또 다른.

그람 음성 박테리아에서자가 유도제는 아 실화 된 호모 세린 락톤입니다. 이 물질은 LuxI 형 효소에 의해 합성되어 막을 통해 수동적으로 확산되어 세포 외 및 세포 내 공간에 축적됩니다. 자극 농도에 도달하면 QS에 의해 조절되는 유전자의 전사가 활성화됩니다.

그람 음성 박테리아에서자가 유도제는 변형 된 펩티드로, 세포 외 공간으로 내 보내져 막 단백질과 함께 상호 작용합니다. DNA에 결합하고 표적 유전자의 전사를 제어하는 단백질을 활성화하는 인산화 캐스케이드가 발생합니다.

Vibrio harveyi는 HAI-1 및 A1-2로 지정된 두 개의 자동 유도 장치를 생산합니다. HAI-1은 아 실화 된 락톤 호모 세린이지만 그 합성은 LuxI에 의존하지 않습니다. A1-2는 후라노 실 보레이트 디 에스테르입니다. 두 물질 모두 다른 그람 음성 박테리아와 유사한 인산화 캐스케이드를 통해 작용합니다. 이 유형의 QS는 생물 발광을 제어합니다.

화학 커뮤니케이션

수용체 단백질에 대한 신호 분자 또는 리간드의 특이 적 결합은 특정 세포 반응을 생성합니다. 각 유형의 세포에는 특정 유형의 수용체가 있습니다. 특정 유형의 수용체는 다른 유형의 세포에서도 발견 될 수 있으며 동일한 리간드에 대해 다른 반응을 생성합니다.

신호 분자의 특성에 따라 세포에 들어가는 데 사용될 경로가 결정됩니다. 예를 들어, 스테로이드와 같은 소수성 호르몬은 지질 이중층을 통해 확산되고 수용체에 결합하여 특정 유전자의 발현을 조절하는 복합체를 형성합니다.

산화 질소 및 일산화탄소와 같은 가스는 멤브레인을 통해 확산되며 일반적으로 고리 형 GMP 생성 구 아닐 릴 시클 라제를 활성화합니다. 대부분의 신호 분자는 친수성입니다.

수용체는 세포 표면에서 발견됩니다. 수용체는 표적 세포의 행동을 바꾸는 신호 번역기 역할을합니다.

세포 표면 수용체는 다음과 같이 나뉩니다 : a) G 단백질 결합 수용체; b) 효소 활성을 갖는 수용체, 예컨대 티로신 키나아제; 및 c) 이온 채널 수용체.

G 단백질 결합 수용체의 특성

G 단백질 결합 수용체는 모든 진핵 생물에서 발견됩니다. 일반적으로 이들은 세포막을 가로 지르는 7 개의 도메인을 가진 수용체로, N- 말단 영역은 세포 외부를 향하고 C- 말단은 세포 내부를 향합니다. 이 수용체는 신호를 번역하는 G 단백질과 연관됩니다.

리간드가 수용체에 결합하면 G 단백질이 활성화됩니다. 이것은 차례로 신호 증폭기 역할을하는 사이 클릭 아데노신 모노 포스페이트 (cAMP), 아라키돈 산, 디아 실 글리세롤 또는 이노시톨 -3- 포스페이트 일 수있는 두 번째 세포 내 메신저를 생성하는 이펙터 효소를 활성화합니다. 머리 글자.

단백질 G에는 알파, 베타 및 감마의 세 가지 하위 단위가 있습니다. G 단백질의 활성화는 G 단백질에서 GDP의 해리와 GTP가 알파 서브 유닛에 결합하는 것을 포함합니다. G _알파 -GTP 복합체에서 이들은 베타 및 감마 서브 유닛에서 분리되어 이펙터 단백질과 특이 적으로 상호 작용하여 활성화합니다.

cAMP 경로는 베타-아드레날린 수용체에 의해 활성화 될 수 있습니다. CAMP는 adenylyl cyclase에 의해 생산됩니다. 포스 포 이노시톨 경로는 무스 카린 성 아세틸 콜린 수용체에 의해 활성화됩니다. 그들은 포스 포 리파제 C를 활성화합니다. 아라키돈 산 경로는 히스타민 수용체에 의해 활성화됩니다. 포스 포 리파제 A2를 활성화합니다.

CAMP 경로

수용체에 리간드의 결합은 자극성 G 단백질 (G _S GDP 결합)는, GDP위한 GTP의 교환, 및 G의 알파 서브 유닛의 분리 발생 _의 베타 및 감마 서브 유니트로부터한다. G _알파 -GTP 복합체 는 adenyl cyclase의 도메인과 결합하여 효소를 활성화하고 ATP에서 cAMP를 생성합니다.

CAMP는 cAMP 의존성 단백질 키나아제의 조절 서브 유닛에 결합합니다. 세포 반응을 조절하는 단백질을 인산화하는 촉매 소단위를 방출합니다. 이 경로는 두 가지 유형의 효소, 즉 포스 포 디에스 테라 제와 단백질 포스파타제에 의해 조절됩니다.

포스 포 이노시톨 경로

리간드가 수용체에 결합하면 G 단백질 (G _q )이 활성화되어 포스 포 리파제 C (PLC)가 활성화됩니다. 이 효소는 포스파티딜 이노시톨 1,4,5- 비스 포스페이트 (PIP ₂ )를 두 번째 메신저 인 이노시톨 1,4,5- 트리 포스페이트 (IP ₃ )와 디아 실 글리세롤 (DAG) 로 분해 합니다.

IP ₃ 은 세포질로 확산되어 소포체의 수용체에 결합하여 내부에서 Ca ⁺² 를 방출 합니다. DAG는 막에 남아 있으며 단백질 키나제 C (PKC)를 활성화합니다. PKC의 일부 동형은 Ca ^+2가 필요합니다 .

아라키돈 산 경로

리간드가 수용체에 결합하면 G 단백질의 베타 및 감마 서브 유닛이 포스 포 리파제 A ₂ (PLA ₂ ) 를 활성화 합니다. 이 효소는 원형질막에서 포스파티딜 이노시톨 (PI)을 가수 분해하여 5 및 12- 리폭 시게나 제 및 사이클로 옥 시게나 제와 같은 다양한 경로에 의해 대사되는 아라키돈 산을 방출합니다.

수용체 티로신 키나제의 특성

수용체 티로신 키나아제 (RTK)는 세포 외 조절 도메인과 세포 내 촉매 도메인을 가지고 있습니다. G 단백질 결합 수용체와 달리 수용체 티로신 키나아제의 폴리펩티드 사슬은 원형질막을 한 번만 통과합니다.

호르몬 또는 성장 인자 인 리간드가 조절 도메인에 결합하면 두 수용체 서브 유닛이 결합됩니다. 이것은 티로신 잔기에서 수용체의자가 인산화를 허용하고 단백질 인산화 캐스케이드의 활성화를 허용합니다.

수용체 티로신 키나제 (RTK)의 인산화 된 티로신 잔기는 어댑터 단백질과 상호 작용하여 활성화 된 수용체를 신호 전달 경로의 구성 요소에 연결합니다. 어댑터 단백질은 다중 단백질 신호 전달 복합체를 형성하는 역할을합니다.

RTK는 표피 성장 인자와 같은 다른 펩티드에 결합합니다. 섬유 아세포 성장 인자; 뇌 성장 인자; 신경 성장 인자; 그리고 인슐린.

수신기의 일반적인 특성

표면 수용체의 활성화는 두 가지 유형의 단백질 키나제 인 티로신 키나제와 세린 및 트레오닌 키나제를 활성화하여 단백질 인산화의 변화를 일으 킵니다.

세린 및 트레오닌 키나아제는 다음과 같습니다. cAMP 의존성 단백질 키나아제; cGMP 의존성 단백질 키나아제; 단백질 키나제 C; 및 Ca ^{+ 2} / 칼 모듈 린 의존성 단백질 . 이러한 단백질 키나제에서, cAMP 의존성 키나제를 제외하고 촉매 및 조절 도메인은 동일한 폴리펩티드 사슬에서 발견됩니다.

두 번째 메신저는 이러한 세린 및 트레오닌 키나제에 결합하여 활성화합니다.

이온 채널 인 수용체의 특성

이온 채널 수용체는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다. a) 이온을 전도합니다. b) 특정 이온을 인식하고 선택합니다. c) 화학적, 전기적 또는 기계적 신호에 대한 응답으로 열고 닫습니다.

이온 채널 수용체는 모노머 일 수 있거나, 폴리펩티드 사슬의 영역이 원형질막을 가로 지르는 이종 리 고체 또는 동종 체일 수 있습니다. 이온 채널에는 세 가지 계열이 있습니다. a) 리간드 게이트 채널; b) 갭 접합 채널; c) Na ⁺ 종속 전압 채널 .

이온 채널 수용체의 몇 가지 예는 중추 신경계의 신경근 접합 아세틸 콜린 수용체와 이온 성 글루타메이트 수용체, NMDA 및 비 NMDA입니다.

세포 외 소포를 통한 통신

세포 외 소포 (EV)는 세포와 세포 사이에 생물학적 정보 (RNA, 효소, 활성 산소 종 등)를 전달하는 역할을하는 엑소 좀과 엑소 좀의 혼합물입니다. 두 소포의 기원은 다릅니다.

엑토 좀은 원형질막에서 돋아 난 후 분리되어 세포 외 공간으로 방출되어 생성되는 소포입니다.

첫째, 분리 된 도메인으로 막 단백질의 클러스터링이 발생합니다. 그런 다음 단백질 지질 앵커는 루멘에 세포질 단백질과 RNA를 축적하여 새싹을 자랍니다.

엑소 좀은 다소 포체 (MVB)에서 형성되고 세포 외 공간으로 엑소 사이토 시스에 의해 방출되는 소포입니다. MVB는 관내 소포 (ILV)가있는 후기 엔도 좀입니다. MVB는 리소좀에 융합하여 분해 경로를 계속하거나, 외 이입을 통해 ILVS를 엑소 좀으로 방출 할 수 있습니다.

EV는 다양한 방식으로 표적 세포와 상호 작용합니다. 1) EV 막이 사라지고 그 안의 활성 인자가 방출됩니다. 2) EV는 표적 세포의 표면과 접촉하여 융합하여 세포질에있는 내용물을 방출합니다. 그리고 3) EV는 macropinocytosis와 phagocytosis에 의해 완전히 포착됩니다.

중요성

세포 간 통신의 다양한 기능만으로도 그 중요성을 나타냅니다. 몇 가지 예는 다양한 유형의 셀룰러 통신의 중요성을 보여줍니다.

-쿼럼 감지의 중요성. QS는 한 종 내의 독성 또는 다른 종 또는 속의 미생물과 같은 다양한 과정을 조절합니다. 예를 들어, 황색 포도상 구균 (Staphylococcus aureus)의 한 균주는 정족수 감지에서 신호 분자를 사용하여 숙주를 감염시키고 다른 균주의 S.

-화학 커뮤니케이션의 중요성. 화학적 마킹은 다세포 생물의 생존과 번식 성공을 위해 필요합니다.

예를 들어, 다세포 발달을 조절하는 프로그램 된 세포 사멸은 전체 구조를 제거하고 특정 조직의 발달을 허용합니다. 이 모든 것은 영양 요인에 의해 매개됩니다.

-전기차의 중요성. 그들은 당뇨병, 염증, 신경 퇴행성 및 심혈관 질환에서 중요한 역할을합니다. 정상 세포와 암세포의 EV는 크게 다릅니다. EV는 표적 세포에서 암 표현형을 촉진하거나 억제하는 인자를 운반 할 수 있습니다.

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셀 통신 : 유형, 중요성, 예 - 생물학 - 2025