pojedinosti

Sekundarni glasnici su posrednici koji prenose signale od stanične membrane do jezgre. Ovo je neophodno za pokretanje procesa koji osiguravaju učinak i odgovor na signal.

Razmotrimo mehanizme implementacije signala u efektorskim stanicama visceralnih organa nakon aktivacije vegetativnih receptora. živčani sustav.

1. Usporedne anatomske karakteristike efektorske veze autonomnog živčanog i motoričkog sustava.

2. Glavni medijatori autonomnog živčanog sustava.

3. Glavni receptori autonomnog živčanog sustava.

Receptori autonomnog živčanog sustava pripadaju dvjema nadporodicama membranskih receptora:

1. Obitelj receptora povezanih s ionskim kanalom su receptori povezani s kanalima (Nn-kolinergički receptor).
2. G-spregnuti transmembranski receptori ili metabotropni receptori, čija aktivacija dovodi do stvaranja intracelularnog drugog glasnika, pokrećući kaskadne reakcije koje dovode do promjena u metabolizmu efektorske stanice i aktivacije ili inhibicije ionskih kanala (M-kolinergički receptori, alfa i beta adrenergički receptori).

Sustav interakcije membrana-receptor je dvokomponentan:

1. Aktivacija receptora interakcijom fiziološki aktivne tvari s receptorom.
2. Stvaranje ili ulazak unutarstaničnih medijatora (drugih glasnika), koji u potpunosti ili u velikoj mjeri reproduciraju učinke fiziološki aktivnih tvari pomoću kaskadnih reakcija.

Intracelularni glasnici (drugi glasnici), posredujući u aktivaciji adrenergičkih i kolinergičkih receptora na efektorskim stanicama visceralnih organa:

• ciklička adenozin monofosforna kiselina (cAMP).
• ciklička gvanozin monofosforna kiselina (cGMP, cGMP)
• inozitol trifosfat (IP3)
• diacilglicerol (DAG)
• Ca ion

4. Shematski prikaz kolinergičkog receptora Nn i mehanizam njegovog rada.

Put prijenosa signala --> Aktivacija adenilat ciklaze Gs

cAMP-ovisna protein kinaza (PKA)

cAMP se veže na regulatornu podjedinicu PKA, mijenja mu se konformacija, to uzrokuje disocijaciju i odvajanje katalitičke podjedinice od njega ---> aktivira se protein kinaza A.

Za odvajanje katalitičke podjedinice potrebno je više od 2 molekule cAMP-a

PKA pripada klasi Ser/Thr kinaza, specifična je za supstrat i može pokrenuti kaskadu fosforilacije proteina (regulirana je).

5. Glavne klase G proteina sisavaca.

6. Učinci aktivacije beta1- i beta2-adrenergičkih receptora u kardiomiocitima.

7. Uloga različitih vrsta AKAR u intracelularnoj lokalizaciji protein kinaze A i drugih molekula.

Brzo se stvaraju i dalje aktiviraju efektorski proteini koji posreduju u odgovoru stanice. Najčešći sekundarni glasnici uključuju cAMP i druge cikličke nukleotide, ione kalcija i dušikov oksid.

Koncentracija sekundarnih glasnika u citosolu može se povećati na različite načine: aktivacijom enzima koji ih sintetiziraju, kao što je slučaj s aktivacijom ciklaza koje stvaraju cikličke oblike nukleotida (cAMP, cGMP), ili otvaranjem ionskih kanala. dopuštajući protok metalnih iona, npr. kalcija, ulazak u stanicu. Ove male molekule mogu dalje vezati i aktivirati efektorske molekule - protein kinaze, ionske kanale i niz drugih proteina.

Klasifikacija

Sekundarni glasnici klasificirani su prema topljivosti u vodi i veličini molekule

Bilješke

Zaklada Wikimedia.

2010.

Pogledajte što su "Sekundarni posrednici" u drugim rječnicima:

Pogledajte što su "Sekundarni posrednici" u drugim rječnicima:

Sekundarni glasnici (second messengers) su komponente sustava prijenosa signala u stanici, male signalne molekule. Sekundarni glasnici su komponente kaskada prijenosa signala koje se brzo formiraju i zatim... ... Wikipedia

Ovaj pojam ima i druga značenja, pogledajte Signal (značenja). Ovaj izraz ima i druga značenja, vidi Transdukcija. Ovaj izraz ima i druga značenja, pogledajte Prijenos signala stanice. Prijenos signala (signal... ... Wikipedia Prijenos signala (signal transduction, signal transduction, transduction, signaling, signaling, (engleski signal transduction) u molekularna biologija

Izraz "transdukcija signala" odnosi se na bilo koji proces kojim stanica pretvara... Wikipedia

Transdukcija signala (transdukcija signala, transdukcija signala, transdukcija signala) U molekularnoj biologiji pojam “transdukcija signala” odnosi se na bilo koji proces kojim stanica pretvara ... Wikipedia

- (IP3) je drugi glasnik topiv u vodi. IP3 nastaje kao rezultat razgradnje membranskih fosfolipida pod djelovanjem enzima fosfolipaze C. Inozitol trifosfat zajedno s diacilglicerolom sudjeluje u prijenosu signala u stanici. IP3... ...Wikipedia

I Uzbuđenje aktivno fiziološki proces, kojim neke vrste stanica reagiraju na vanjske utjecaje. Sposobnost stanica da proizvode V. naziva se ekscitabilnost. Ekscitabilne stanice uključuju živčane, mišićne i žljezdane stanice. Sve…… Medicinska enciklopedija

Pri prijenosu signala u stanici primarni glasnici su kemijski spojevi ili fizikalni čimbenici (kvanti svjetlosti) koji mogu aktivirati mehanizam prijenosa signala u stanici. U odnosu na stanicu primateljicu, primarni glasnici su izvanstanični signali. Vrijedno je napomenuti da molekule koje su obilno prisutne unutar stanice, ali se normalno nalaze u vrlo niskim koncentracijama u međustaničnom prostoru (primjerice, ATP liglutamat) također mogu djelovati kao izvanstanični podražaji. Ovisno o funkciji primarnih posrednika možemo podijeliti u nekoliko skupina:

• citokini

  neurotransmitera

  čimbenici rasta

  kemokini

Receptori – posebni proteini koji osiguravaju da stanica primi signal od primarnih glasnika. Za ove proteine, primarni glasnici su ligandi.

Da bi se osigurala funkcija receptora, proteinske molekule moraju ispunjavati niz zahtjeva:

Imaju visoku selektivnost za ligand;

Kinetiku vezanja liganda treba opisati krivuljom zasićenja koja odgovara stanju pune popunjenosti svih receptorskih molekula, čiji je broj ograničen na membrani;

Receptori moraju imati tkivnu specifičnost, odražavajući prisutnost ili odsutnost ovih funkcija u stanicama ciljnog organa;

Vezanje liganda i njegov stanični (fiziološki) učinak moraju biti reverzibilni, a parametri afiniteta moraju odgovarati fiziološkim koncentracijama liganda.

Stanični receptori se dijele u sljedeće klase:

membrana

• receptorske tirozin kinaze

  G protein spregnuti receptori

  ionski kanali

citoplazmatski

Membranski receptori prepoznaju velike (na primjer, inzulin) ili hidrofilne (na primjer, adrenalin) signalne molekule koje ne mogu samostalno prodrijeti u stanicu. Male hidrofobne signalne molekule (na primjer, trijodtironin, steroidni hormoni, CO, NO) mogu prodrijeti u stanicu zahvaljujući difuziji. Receptori za takve hormone obično su topljivi citoplazmatski ili nuklearni proteini. Nakon što se ligand veže za receptor, informacija o tom događaju prenosi se dalje duž lanca i dovodi do stvaranja primarnog i sekundarnog staničnog odgovora.

Mehanizmi aktivacije receptora. Ako vanjska signalna molekula djeluje na receptore stanične membrane i aktivira ih, potonji prenose primljenu informaciju sustavu proteinskih komponenti membrane, koji se naziva kaskada prijenosa signala. Membranski proteini kaskade prijenosa signala dijele se na:

transduktorski proteini povezani s receptorima

enzimi pojačala povezani s proteinima transduktora (aktiviraju sekundarne unutarstanične glasnike koji prenose informacije unutar stanice).

Ovako djeluju receptori povezani s G proteinom. Ostali receptori (ionski kanali, receptori s aktivnošću protein kinaze) sami služe kao multiplikatori.

4.3.2. Sekundarni posrednici

To su tvari niske molekulske mase koje nastaju ili oslobađaju kao rezultat enzimske aktivnosti jedne od komponenti lanca prijenosa signala i pridonose njegovom daljnjem prijenosu i pojačavanju. Sekundarne glasnike karakteriziraju sljedeća svojstva: imaju malu molekulsku masu i velikom brzinom difundiraju u citoplazmi; brzo se cijepaju i brzo uklanjaju iz citoplazme. Sekundarni posrednici uključuju:

ioni kalcija (Ca2+);

ciklički adenozin monofosfat (cAMP) i ciklički gvanozin monofosfat (cGMP)

inozitol trifosfat

lipofilne molekule (npr. diacilglicerol);

dušikov oksid (NO) (ova molekula također djeluje kao primarni glasnik koji prodire u stanicu izvana).

Ponekad se u stanici stvaraju i tercijarni glasnici. Stoga ioni Ca2+ obično djeluju kao sekundarni glasnik, ali kada se signal prenosi pomoću inozitol trifosfata (sekundarni glasnik), ioni Ca2+ koji se oslobađaju iz EPR-a uz njegovo sudjelovanje služe kao tercijarni glasnik.

Mehanizam prijenosa signala pretpostavlja približno sljedeću shemu:

Interakcija vanjskog agensa (podražaja) sa staničnim receptorom,

Aktivacija efektorske molekule koja se nalazi u membrani i odgovorna je za stvaranje sekundarnih glasnika,

Obrazovanje srednjih posrednika,

Aktivacija ciljnih proteina pomoću medijatora, uzrokujući stvaranje daljnjih medijatora,

Nestanak posrednika.

Prijenos staničnih signala (stanična signalizacija) dio je složenog komunikacijskog sustava koji kontrolira osnovne stanične procese i koordinira djelovanje stanice. Sposobnost stanica da ispravno reagiraju na promjene u svojoj okolini (mikrookoliši) temelj je razvoja, popravka tkiva, imuniteta i sustava za održavanje homeostaze u cjelini. Pogreške u sustavima za obradu staničnih informacija mogu dovesti do raka, autoimunih bolesti i dijabetesa. Razumijevanje mehanizama prijenosa signala unutar stanica može dovesti do razvoja tretmana za bolesti, pa čak i do stvaranja umjetnih tkiva.

Tradicionalno, biološka su istraživanja usmjerena na proučavanje pojedinačnih dijelova sustava prijenosa signala. Poznavanje komponenti signalnih sustava pomaže u razumijevanju ukupne strukture staničnih signalnih sustava i kako promjene u njima mogu utjecati na prijenos i curenje informacija. Sustavi prijenosa signala u ćeliji su složeno organizirani kompleksi i imaju takve kvalitete kao što su ultraosjetljivost i bistabilnost (sposobnost da budu u jednom od dva postojeća stanja). Analiza sustava stanične signalne transdukcije uključuje kombinaciju eksperimentalnih i teorijskih studija koje uključuju razvoj i analizu modela i simulatora.

Nastavi. Ovo poglavlje ispituje glavne principe i probleme molekularne biologije na primjeru fenomena programirane stanične smrti (apoptoze), međustanične i unutarstanične interakcije i upotrebe molekularno genetskih markera (na primjeru lančane reakcije polimeraze) za temeljne i primijenjene namjene.

Testni zadaci

Podrijetlo i razvoj apoptoze u različite grupe organizmi.

Značajke i glavni putovi indukcije glavnih faza apoptoze.

Osnovni mehanizmi regulacije apoptoze.

Patologije uzrokovane poremećajima u procesu apoptoze.

Glavne vrste molekularno-genetičkih markera.

Povijest otkrića, metodologija lančane reakcije polimerazom.

Značajke provođenja i primjene glavnih vrsta PCR.

Važnost prijenosa signala u međustaničnim i unutarstaničnim interakcijama.

Mehanizmi aktivacije receptorskih proteina.

Mehanizmi prijenosa signala tijekom međustanične interakcije.

Patofiziologija oštećenja stanica. Razlozi. Specifična i nespecifična, reverzibilna i ireverzibilna oštećenja stanica.

OŠTEĆENJE STANICA -

Prema podrijetlu štetni čimbenici se dijele na egzogene i endogene.

Egzogeni:

Fizikalni utjecaji (mehanički, toplinski, zračenje, električna struja).

Kemijska sredstva (kiseline, lužine, etanol, jaka oksidirajuća sredstva).

Infektivni čimbenici (virusi, rikecije, bakterije i njihovi toksini, helminti itd.)

Endogeni:

Fizička priroda (višak slobodnih radikala, fluktuacije osmotskog tlaka)

Kemijski čimbenici (nakupljanje ili nedostatak određenih iona, kisika, ugljikov dioksid, peroksidni spojevi, metaboliti itd.)

Biološki agensi (proteini, lizosomski enzimi, metaboliti, nedostatak ili višak hormona, enzima, prostaglandina).

Učinci štetnog faktora

Primarni - postiže se izravnim djelovanjem faktora, a sekundarni - učinak se postiže neizravno tijekom formiranja lanca sekundarnih patoloških reakcija.

Povratni i nepovratni. Ako stupanj oštećenja prijeđe granice adaptivnih mogućnosti, proces postaje nepovratan (nekroza, apoptoza, displazija, rast tumora). Reverzibilni – hipertrofija, hipotrofija, hipoplazija, hiperplazija, distrofija itd.

Specifične i nespecifične promjene u stanici. Specifične promjene razvijaju se pod utjecajem određenog patogenog čimbenika na različite stanice ili u određenim vrstama stanica pod utjecajem raznih štetnih agenasa (eritrociti podliježu hemolizi kod raznih oštećenja). Nespecifične promjene (standardne) razvijaju se kada su oštećene razne vrste

stanice širokim spektrom štetnih čimbenika (denaturacija proteinskih molekula, promjene propusnosti membrane, smanjena učinkovitost biološke oksidacije).

Pitanje 15

OŠTEĆENJE STANICA - Patofiziologija oštećenja stanica. Opći mehanizmi oštećenja stanica. Uloga patologije staničnog receptorskog aparata, G-proteina i sekundarnih glasnika.

takve promjene u njegovoj strukturi, metabolizmu, koje dovode do poremećaja vitalne aktivnosti, fizikalno-kemijskih svojstava i funkcije.

Uobičajeni mehanizmi oštećenja stanica

Poremećaji opskrbe stanica energijom

Smanjeni intenzitet i/ili učinkovitost resinteze ATP-a

Poremećen transport energije ATP-a

Poremećena upotreba ATP energije

Oštećenje staničnih membrana i enzima

Pretjerano stvaranje reaktivnih vrsta kisika, pojačavanje reakcija slobodnih radikala i fulminantna peroksidacija

Značajna aktivacija hidrolaza (lizosomske, membranski vezane, slobodne).

Inhibicija ponovne sinteze oštećenih komponenti membrane i/ili njihove sinteze de novo

Kršenje konformacije proteinskih makromolekula, lijekova, fosfolipida

Pretjerano istezanje i ruptura membrana natečenih stanica i/ili njihovih organela

Neravnoteža iona i vode u stanici

Promjena omjera pojedinih iona u citosolu

Kršenje transmembranskog omjera iona

Hiperhidratacija stanica

Hipohidracija stanica

Poremećaji elektrogeneze

Poremećaji u genomu i/ili mehanizmima ekspresije gena

Derepresija patogenih gena

Potiskivanje vitalnih gena

Transfekcija (uvođenje strane DNK u genom)

Greške u transkripciji, obradi, prijevodu, posttranslacijskoj modifikaciji

Replikacija i popravak defekata

Poremećaj mitoze i mejoze

Poremećaji regulacije staničnih funkcija

Kršenje prijema regulatornih utjecaja

Obrazovanje sekundarnih posrednika

Poremećaji regulacije metaboličkih procesa u stanici

ULOGA PATOLOGIJE STANIČNOG RECEPTORSKOG APARATA

Međustanični signali u obliku informacijskih biološki aktivnih tvari (hormoni, neurotransmiteri,

citokini, kemokini itd.) ostvaruju regulacijske učinke nakon interakcije biološki aktivnih tvari s

stanični receptori. Funkcionalno se membranski receptori dijele na katalitičke, povezane s ionskim kanalima i one koji djeluju preko G proteina.

Razlozi za izobličenje regulacijskog signala su različiti. Najvažniji su:

Promjene u osjetljivosti receptora;

Odstupanja u broju receptora;

Poremećaji u konformaciji receptorskih makromolekula;

Promjene u lipidnom okruženju membranskih receptora.

Ova odstupanja mogu značajno modificirati prirodu staničnog odgovora na regulatorni podražaj.

ULOGA PATOLOGIJE DRUGOG GLASNIKA

Na razini intracelularnih sekundarnih glasnika (glasnika) - cikličkih nukleotida: cAMP i cGMP i drugih, nastalih kao odgovor na djelovanje prvih glasnika - hormona i neurotransmitera, mogući su brojni poremećaji. Primjer je poremećaj stvaranja MP u kardiomiocitima kada se u njima nakupi višak cAMP. Ovo je jedan od mogućih uzroka razvoja srčanih aritmija.

Sekundarni glasnici distribuiraju signale između proteina koji se nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog.

CAMP i Ca2+ uobičajeni su drugi glasnici.

Prijenos signala koristi i proteine ​​i male molekule, koji imaju karakteristična svojstva. Male molekule koje funkcioniraju kao unutarstanični signali, ili sekundarni glasnici, imaju nekoliko prednosti u odnosu na proteine ​​kao međuprodukte signalizacije. Male molekule nastaju brzo i jednako se brzo raspadaju.

Jer oni se sintetiziraju brzo, mogu djelovati u visokim koncentracijama tako da njihov afinitet za ciljane proteine ​​može biti nizak. Nizak afinitet omogućuje malim molekulama da se odmah odvoje tako da se prijenos signala može brzo prekinuti kada se slobodne sekundarne molekule glasnika razgrade ili inaktiviraju.

Jer sekundarne molekule glasnika male, mogu se brzo širiti po stanici, iako mnoge stanice imaju mehanizme koji to sprječavaju. Dakle, pri razvoju brzog odgovora na signal, posebno povezan s prevladavanjem udaljenosti, sekundarni glasnici imaju niz prednosti u odnosu na proteine.

Sekundarna glasnici također se koriste kada je potrebno istovremeno adresirati signale na više ciljnih proteina. Ove prednosti često kompenziraju njihov nedostatak katalitičke aktivnosti i nemogućnost vezanja više molekula istovremeno.

Donja slika prikazuje intracelularni drugi glasnici koje su nastale u stanicama tijekom evolucije. Njihov broj je mali, što je iznenađujuće. Neki su nukleotidi formirani od osnovnih metaboličkih prekursora. To su cAMP, cGMP, ffGfff i cikloADP-riboza. Drugi topljivi sekundarni glasnici uključuju fosforilirane šećere, inozitol 1,4,5-trifosfat (IP3) i dvovalentni Ca2+ ion, kao i slobodni radikal, dušikov oksid (NO).

DO sekundarni glasnici Lipidne prirode uključuju diacilglicerol i fosfatidilinozitol-3,4,5-trifosfat, fosfatidilinozitol-4,5-difosfat, sfingozin-1-fosfat i fosfatidnu kiselinu.

Prva od signalnih molekula opisanih kao drugi glasnik je cAMP. Naziv je dobio jer se cAMP stvara u životinjskim stanicama kao drugi intracelularni signal, kao odgovor na djelovanje mnogih izvanstaničnih hormona, tj. prvih glasnika u putu prijenosa signala. cAMP sudjeluje u prijenosu informacija različitim regulatornim proteinima kod prokariota, gljiva i stanica sisavaca (njegova prisutnost u višim biljkama još nije dokazana).

Aktivnost adenilat ciklaza, enzim koji sintetizira cAMP iz ATP-a, reguliran je na različite načine, ovisno o organizmu u kojem djeluje. U životinja je adenilat ciklaza sastavni protein plazma membrane, a njezina oblici množine aktiviran djelovanjem raznih agenasa. U životinjskim stanicama adenilat ciklazu obično aktivira Gs, koji je izvorno opisan kao regulator aktivnosti enzima. Neke gljivične enzime također aktiviraju G proteini. Bakterijske ciklaze karakteriziraju raznolikiji sustavi regulacije aktivnosti.

kamp ukloniti na dva načina. Može napustiti stanicu pod djelovanjem ATP-ovisne anionske pumpe, ali ga mnogo češće hidroliziraju članovi obitelji cikličkih nukleotidnih fosfodiesteraza. Ovo je velika skupina proteina koji su sami pod višestrukom regulatornom kontrolom.

Prototip regulatora kamp kod životinja je protein kinaza ovisna o cAMP-u, no ubrzo nakon identifikacije ovog enzima otkriven je transkripcijski faktor reguliran cAMP-om, a sada su poznati i drugi efektori. Sustav cAMP ostaje prototip signalnog sustava eukariota. To se ogleda u činjenici da njegove komponente predstavljaju gotovo sve poznate vrste signalnih molekula i pokazuju sve vrste njihovih interakcija: hormon, receptor, G-protein, adenilat ciklaza, protein kinaza, fosfodiesteraza i ekskretorna pumpa.

Protein kinaza RKA, čiju aktivnost stimulira drugi glasnik, je tetramer koji se sastoji od dvije katalitičke (C) i dvije regulacijske (R) podjedinice. R podjedinica veže se na katalitičku podjedinicu preko veznog mjesta za supstrat, pa se C održava u neaktivnom stanju. Svaka R podjedinica veže dvije molekule cikličkog nukleotida, tj. četiri molekule cAMP po holoenzimu PKA. Kada se vezna mjesta popune, dimer R podjedinica brzo disocira, ostavljajući dvije visoko aktivne slobodne katalitičke podjedinice.

Afinitet R prema C in prisutnost i odsutnost cAMP-a, razlikuje se oko 10 000 puta. Izražena kooperativna priroda cAMP vezanja dovodi do vrlo strmog porasta krivulje aktivacije i do praga ispod kojeg ne dolazi do značajne aktivacije PKA. Stoga se aktivnost PKA naglo povećava unutar vrlo uskog raspona koncentracija cAMP. PKA je također regulirana fosforilacijom aktivacijske petlje. Fosforilacija se događa istovremeno s translacijom i potrebna je za sastavljanje tetramera R2C2.

Uglavnom RKA su citosolni proteini i zauzimaju specifična mjesta u stanici, vežući se za okvirne strukture organela (A-kinase-anchoring proteins, ili AKAP). Ovi AKAP potiču fosforilaciju membranskih proteina uključujući GPCR, transportere i ionske kanale. Također osiguravaju lokalizaciju PKA na drugim mjestima: u mitohondrijima, citoskeletu i centrosomima. AKAP često sadrže mjesta vezanja za regulatorne molekule kao što su fosfoprotein fosfataze i druge protein kinaze, koje su neophodne za koordinaciju funkcioniranja višestrukih signalnih putova i integraciju izlaznih signala.

Obično RKA fosforiliraju supstrate koristeći niz Arg-Arg-Xaa-Ser-hidrofobni ostatak, koji u velikoj skupini kinaza prepoznaje bazične aminokiselinske ostatke smještene uzvodno od mjesta fosforilacije. PKA je uključena u regulaciju aktivnosti različitih intracelularnih proteina, od ionskih kanala do transkripcijskih faktora, a zbog supstratne specifičnosti enzima često se na temelju analize primarne strukture može predvidjeti je li on supstrat za kinazu. od proteina.

RKA fosforilira Ser 133 u CREB-u, koji je o cAMP-u ovisan element vezujući protein koji primarno posreduje učinak cAMP-a na transkripciju mnogih gena.