Механизмы передачи информации от внешних сигналов на внутриклеточные процессы. Механизмы усиления сигналов. Вторичные посредники и механизмы их образования

Передача сигнала в клетке – часть сложной системы коммуникации, управляющая клеточными процессами и координирующая действия клетки.

Сигнальный путь:

1. рецепция – специфическое взаимодействие молекул, сопровождающееся изменением их конформации;

2. трансдукция – расшифровка, усиление и перенос сигнала к молекулам-мишеням, обеспечивающим ответ;

3. ответ – процессы, изменяющие функции клетки.

Сигнальные молекулы:

• нейромедиаторы;

• факторы роста;

• молекулы клеточной адгезии;

• цитокины (интерлейкины, интерфероны и гемопоэтины);

• активные формы кислорода;

• NO∙;

• гормоны.

Клеточная сигнализация может быть локальной и дистанционной.

Локальное действие:

• аутокринное – высвободившийся из клетки сигнал влияет на нее же;

• паракринное – сигнал попадает в межклеточную жидкость и воздействует на соседние клетки;

• нейрокнинное – сигнал с нервного окончания выполняет функцию нейромедиатора;

• эндокринное – сигнал от клетки по крови передается клеткам-мишеням.

Классификация по химическому строению:

• белково-пептидной природы:

  • сложные белки (ТТГ, гонадотропины);

  • простые белки(СТГ, инсулин);

  • пептиды (гормоны гипоталамуса, факторы роста, глюкагон, АКТГ, цитокины);

• производные аминоксилот:

  • ТИР – адреналин, норадреналин, Т3, Т4;

  • ГИС – гистамин;

  • ТРП – серотонин, мелатонин;

• стероиды:

  • апроизводные холестерола – кортикостероиды, половые, vit. D;

  • производные других полиизопренов – ретиноевая кислота (vit. A);

• эйкозаноиды – производные арахидоновой (простагландин Е1, тромбоксан А2) и эйкозапентаеновой кислот.

Вторичные посредники:

1. циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ);

2. ионы Ca;

3. метаболиты фосфатидилинозитола.

Механизмы усиления сигналов

Присоединение гормона к рецептору позволяет последнему взаимодействовать с G-белком. Если G-белок активирует систему аденилатциклаза-цАМФ, его называют Gs-белком. Стимуляция аденилатциклазы, связанной с мембраной фермента посредствам Gs-белка, катализирует превращение небольшого количества присутствующего в цитоплазме аденозинтрифосфата в цАМФ внутри клетки.

Следующий этап опосредован активацией цАМФ-зависимой протеинкиназой, которая фосфорилирует специфические белки в клетке, запуская биохимические реакции, что гарантированно обеспечивает ответ клетки на действие гормона.

Как только цАМФ образуется в клетке, это обеспечивает последовательную активацию ряда ферментов, т.е. каскадную реакцию. Таким образом, первый активированный фермент активирует второй, который активирует третий. Задача такого механизма заключается в том, что небольшое количество молекул, активированных аденилатциклазой, может активировать значительно большее количество молекул на следующем этапе каскадной реакции, что является способом усиления ответа.

Если гормон взаимодействует с рецептором, сопряженным с тормозящим G-белком (Gi-белок), это снижает образование цАМФ и, как следствие, снижает активность клетки.