İkinci mesajlaşma sistemi - Second messenger system

İkinci haberciler , ilk haberciler olan hücre dışı sinyal moleküllerine maruz kalmaya yanıt olarak hücre tarafından salınan hücre içi sinyal molekülleridir . ( Hem ilk habercileri hem de ikinci habercileri kapsayan hücre içi sinyaller, yerel olmayan bir form veya hücre sinyali , sinyalin aralığına bağlı olarak jukstakrin , parakrin ve endokrin olarak sınıflandırılır .) İkinci haberciler, çoğalma gibi hücresel düzeyde fizyolojik değişiklikleri tetikler. , farklılaşma , göç, hayatta kalma, apoptoz ve depolarizasyon .

Hücre içi sinyal iletim kademelerinin tetikleyicilerinden biridir .

İkinci haberci moleküllerin örnekleri arasında siklik AMP , siklik GMP , inositol trifosfat , diaçilgliserol ve kalsiyum yer alır . İlk haberciler, hücre dışı faktörlerdir, genellikle epinefrin , büyüme hormonu ve serotonin gibi hormonlar veya nörotransmiterlerdir . Çünkü peptid hormonları ve nörotransmiter tipik olarak biyokimyasal olan hidrofilik moleküller, bu ilk haberciler fiziksel kesişmemelidir fosfolipid çift tabakası hücre içindeki değişiklikleri başlatmak için, doğrudan farklı olarak steroid hormonlar genellikle yapmak. Bu fonksiyonel sınırlama, hücrenin birinci haberciyi ikinci habercilere dönüştürmek için sinyal iletim mekanizmalarına sahip olmasını gerektirir, böylece hücre dışı sinyal hücre içinde yayılabilir. İkinci haberci sinyalleşme sisteminin önemli bir özelliği, ikinci habercilerin, orijinal birinci haberci sinyalinin gücünü büyük ölçüde yükseltmek için çok siklik kinaz kademelerine aşağı yönde bağlanabilmesidir. Örneğin RasGTP sinyalleri , Myc ve CREB gibi proliferatif transkripsiyon faktörlerinin allosterik aktivasyonunu amplifiye etmek için mitojenle aktive edilmiş protein kinaz (MAPK) kaskadıyla bağlantı kurar .

Earl Wilbur Sutherland Jr. , 1971 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü kazandığı ikinci habercileri keşfetti . O Sutherland testere epinefrin dönüştürme için karaciğer uyarmak istiyorum glikojen için glikoz karaciğer hücrelerinde (şeker), ancak epinefrin yalnız glikoz için glikojen dönüştürmek olmaz. Karaciğerin glikojeni glikoza çevirmesi için epinefrinin ikinci bir haberciyi, siklik AMP'yi tetiklemesi gerektiğini buldu . Mekanizmalar , 1994 Nobel Ödülü'nü kazanan Martin Rodbell ve Alfred G. Gilman tarafından ayrıntılı olarak çalışıldı .

İkincil haberci sistemleri, enzimler tarafından, örneğin siklik nükleotidleri sentezleyen siklazlar tarafından sentezlenebilir ve aktive edilebilir veya metal iyonlarının içeri girmesine izin vermek için iyon kanallarının açılması, örneğin Ca2 + sinyali ile . Bu küçük moleküller, protein kinazları, iyon kanallarını ve diğer proteinleri bağlar ve aktive eder, böylece sinyalleme zincirini devam ettirir.

İkinci haberci molekül türleri

Üç temel tür ikincil haberci molekül vardır:

Bu hücre içi habercilerin bazı ortak özellikleri vardır:

  • Belirli reaksiyonlarda enzimler veya iyon kanalları ile sentezlenebilir / salınabilir ve tekrar parçalanabilir .
  • Bazıları (Ca 2+ gibi ) özel organellerde depolanabilir ve gerektiğinde hızla salınabilir.
  • Üretimleri / salımları ve imhaları , hücrenin sinyal aktivitesinin alanını ve süresini sınırlandırmasını sağlayarak yerelleştirilebilir .

İkinci mesajlaşma sistemlerinin ortak mekanizmaları

İkinci Haberci Mekanizmasının Genel Şeması

Birkaç farklı ikincil haberci sistemi vardır ( cAMP sistemi, fosfoinositol sistemi ve araşidonik asit sistemi), ancak bunların tümü, ilgili maddeler ve genel etkiler değişiklik gösterse de, genel mekanizmada oldukça benzerdir.

Çoğu durumda, bir ligand , zarı kapsayan bir reseptör protein molekülüne bağlanır . Bir ligandın reseptöre bağlanması, reseptörde bir konformasyon değişikliğine neden olur. Bu konformasyon değişikliği, alıcının aktivitesini etkileyebilir ve aktif ikinci habercilerin üretilmesine neden olabilir.

Durumunda G-protein bağlı reseptörler , konformasyon değişimi bir için bir bağlanma bölgesinin açığa çıkmasına , G-protein . G-proteini ( ona bağlanan GDP ve GTP molekülleri için adlandırılır) hücrenin iç zarına bağlanır ve üç alt birimden oluşur: alfa, beta ve gama. G-proteini " dönüştürücü " olarak bilinir .

G-proteini reseptöre bağlandığında, bir GTP (guanozin trifosfat) molekülü için alfa alt birimi üzerindeki bir GDP (guanozin difosfat) molekülünü değiştirebilir hale gelir. Bu değişim gerçekleştiğinde, G-protein dönüştürücüsünün alfa alt birimi beta ve gama alt birimlerinden ayrılır ve tüm parçalar zara bağlı kalır. Alfa alt birimi, artık iç zar boyunca hareket etmekte serbesttir ve sonunda başka bir zara bağlı proteinle - "birincil efektör" ile temas eder .

Birincil efektör daha sonra hücre içinde yayılabilen bir sinyal oluşturan bir harekete sahiptir. Bu sinyale "ikinci (veya ikincil) haberci" denir. İkincil haberci daha sonra etkileri belirli ikincil haberci sistemine bağlı olan bir "ikincil efektörü" etkinleştirebilir.

Kalsiyum iyonları bir tür ikinci habercidir ve kas kasılması , döllenme ve nörotransmiter salınımı dahil olmak üzere birçok önemli fizyolojik işlevden sorumludur . İyonlar normal olarak hücre içi bileşenlerde ( endoplazmik retikulum (ER) gibi ) bağlanır veya depolanır ve sinyal iletimi sırasında serbest bırakılabilir. Enzim fosfolipaz C , diaçilgliserol ve inositol trisfosfat üretir , bu da membrana kalsiyum iyonu geçirgenliğini arttırır. Aktif G-proteini, kalsiyum iyonlarının plazma zarına girmesine izin vermek için kalsiyum kanallarını açar. Fosfolipaz C'nin diğer ürünü olan diasilgliserol, cAMP'nin (başka bir ikinci haberci) aktivasyonuna yardımcı olan protein kinaz C'yi aktive eder .

Örnekler

cAMP Sistemi Fosfoinositol sistemi Araşidonik asit sistemi cGMP Sistemi Tirozin kinaz sistemi
İlk Haberci :
Nörotransmiterler
( Reseptör )
Adrenalin ( α2, β1, β2 )
Asetilkolin ( M2 )
Adrenalin ( α1 )
Asetilkolin ( M1, M3 )
Histamin ( Histamin reseptörü ) - -
İlk Haberci :
Hormonlar
ACTH , ANP , CRH , CT , FSH , Glukagon , hCG , LH , MSH , PTH , TSH AGT , GnRH , GHRH , Oksitosin , TRH - ANP , Nitrik oksit INS , IGF , PDGF
Sinyal Dönüştürücü GPCR / G s (β1, β2), G i (α2, M2) GPCR / G q Bilinmeyen G-proteini - RTK
Birincil efektör Adenilil siklaz Fosfolipaz C Fosfolipaz A guanilat siklaz RasGEF ( Grb2 - Sos )
İkinci haberci cAMP ( siklik adenozin monofosfat ) IP3 ; DAG ; Ca2 + Arakidonik asit cGMP Ras.GTP ( Küçük G Proteini )
İkincil efektör protein kinaz A PKC ; Kam 5- Lipoksijenaz , 12- Lipoksijenaz , siklooksijenaz protein kinaz G MAP3K ( c-Raf )

Fosfoinositol Sinyal Yolundaki İkinci Haberciler

IP 3 , DAG ve Ca2 + , fosfoinositol yolundaki ikinci habercilerdir. Yol, epinefrin, asetilkolin ve AGT, GnRH, GHRH, oksitosin ve TRH gibi hücre dışı birincil habercilerin ilgili reseptörlerine bağlanmasıyla başlar. Epinefrin, α1 GTPase Protein Coupled Reseptöre (GPCR) bağlanır ve asetilkolin, M1 ve M2 GPCR'ye bağlanır.

Fosfoinositol sinyal yolu

Bir birincil habercinin bu reseptörlere bağlanması, reseptörün konformasyonel değişikliğine yol açar. Guanin nükleotid değişim faktörlerinin (GEFS) yardımıyla a alt birimi, GDP'yi serbest bırakır ve GTP'yi bağlayarak alt birimin ayrılmasına ve ardından aktivasyona neden olur. Aktive edilmiş a alt birimi, zara bağlı fosfatidilinositol 4,5-bifosfatı (PIP 2 ) hidrolize eden fosfolipaz C'yi aktive ederek ikincil haberciler diasilgliserol (DAG) ve inositol-1,4,5-trifosfat (IP 3 ) oluşumuna neden olur . IP 3 , ER üzerindeki kalsiyum pompalarına bağlanarak başka bir ikinci haberci olan Ca 2 + ' yı sitoplazmaya taşır. Ca2 +, sonuçta birçok proteine ​​bağlanarak bir dizi enzimatik yolu aktive eder.

Referanslar

Dış bağlantılar