Сенсорные механизмы эукариот

РЕЦЕПЦИЯ СИГНАЛА. Каскадный механизм начинается с активации рецептора, воспринимающего сигнал. Сигналом могут быть разные стимулы: химическиевещества, свет, температура.Специализированный рецептор должен обладать способностью изменять своисвойства под влиянием воспринимаемого стимула и передавать сигнал на следующий компонент цепи. Любая клетка, в зависимости от ее специализации, содержит граниченный набор рецепторов. Не каждая клетка способна отвечать на специфические сигналы.

Компоненты сигнальных путей:

Рецептор воспринимает экстраклеточный сигнал и запускает каскадный сигнальный механизм внутри клетки. Клетки обладают разными типами специализированных рецепторов, распознающих определенный вид сигнала.

G-белки — особые сигнальные молекулы, обладающие GTPазной активностью, были обнаружены и исследованы А.Гилманом и М. Родбеллом, которые получили за это открытие Нобелевскую премию по физиологии и медицине1994 года^[1].G-белки делятся на две основных группы — гетеротримерные («большие») и «малые». Гетеротримерные G-белки — это белки с четвертичной структурой, состоящие из трёх субъединиц: альфа(α), бета (β) и гамма (γ). Малые G-белки — это белки из одной полипептидной цепи, они имеют молекулярную массу 20—25 кДа и относятся к суперсемейству Ras малых ГТФаз. Обе группы G-белков участвуют во внутриклеточной сигнализации.

Гетеротримерные G-белки.У всех гетеротримерных G-белков сходный механизм активации: они активируются при взаимодействии со специфическими рецепторами, сопряженными с G-белками, при этом обменивая ГДФ на ГТФ и распадаясь на α - и β γ -субъединицы.

Белки семейства Ras не обнаружены у растений и найдены только у животных. Ras-белки в животных клетках участвуют в стимуляции клеточного деления, передавая сигнал, полученный при связывании факторов роста соответствующими рецепторами

Вторичные мессенджеры — это низкомолекулярные органические соединения или ионы, способные обеспечивать дальнейшую передачу сигнала путем аллостерической регуляции. Активация последующих компонентов сигнальной цепи вторичными мессенджерами осуществляется при достижении ими определенной концентрации. На уровне эффекторов обеспечивается усиление сигнала, так как они синтезируют большое количество вторичных посредников, которые могут активировать множество последующих сигнальных посредников или конечных мишеней. В клетках животных и грибов выявлены и охарактеризованы киназы, формирующие каскадные регуляторные системы (или модули). Киназные каскады включают три (реже четыре) киназы, которые последовательно фосфорилируют друг друга. Модули работают в направлении MAPKKK → MAPKK → MAPK.Посредством киназных каскадов регулируется активность множества функциональных белков, в том числе транскрипционных факторов. В растениях киназные каскады изучены меньше и механизм активации не ясен.

Передача информации через клеточную мембрану

Биологическая мембрана включает и различные белки: интегральные (пронизывающие мембрану насквозь), полуинтегральные (погруженные одним концом во внешний или внутренний липидный слой), поверхностные (расположенные на внешней или прилегающие к внутренней сторонам мембраны).+ белки, которые и осуществляют перенос соединений. Транспорт = активный и пассивный. Пассивный транспорт —из области с высокой концентрацией в область низкой без затрат энергии, то есть диффузия. Она делится на 2 варианта: простая и облегчённая. Активный транспорт происходит против градиента концентрации и протекает с затратой энергии. Ещё один путь попадания веществ внутрь клетки — их поглощение путем эндоцитоза.

Трансмембранные рецепторы — мембранные белки, которые размещаются, и работают не только во внешней клеточной мембране, но и в мембранах компартментов и органелл клетки. Связывание с сигнальной молекулой (гормоном или медиатором) происходит с одной стороны от мембраны, а клеточный ответ формируется на другой стороне от мембраны. ОНИ играют уникальную и важную роль в межклеточных связях и передаче сигнала.