- タイプ（システム/メカニズム）
- 化学コミュニケーション
- Gタンパク質共役型受容体の特徴
- キャンプ経路
- ホスホイノシトール経路
- アラキドン酸経路
- 受容体型チロシンキナーゼの特徴
- 受信機の一般的な特性
- イオンチャンネルである受容体の特徴
- 細胞外小胞を介したコミュニケーション
- 重要性
- 参考文献
セルラ通信も間通信と呼ばれるが、細胞外シグナル分子の送信です。これらの分子は、シグナル生成細胞から始まり、標的細胞の受容体に結合して、特定の応答を生成します。
シグナル分子は、小分子（例：アミノ酸）、ペプチド、またはタンパク質であり得る。したがって、化学的であるコミュニケーションは、単細胞および多細胞生物の特徴です。
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細菌では、シグナル分子は細菌のフェロモンです。これらは、水平遺伝子導入、生物発光、生物膜形成、抗生物質や病原因子の産生などの機能に必要です。
多細胞生物では、隣接する細胞間、または分離した細胞間で細胞間コミュニケーションが起こります。後者の場合、信号分子は拡散し、長距離を移動する必要があります。信号の機能の中には、遺伝子発現、形態および細胞運動の変化があります。
細胞通信は、エクトソームおよびエキソソームと呼ばれる細胞外小胞（EV）によっても実行できます。EVのいくつかの機能は次のとおりです。リンパ球とマクロファージの変調。シナプス機能の制御; 血管と心臓では、凝固と血管新生; そしてRNA交換。
タイプ（システム/メカニズム）
細菌には、クオラムセンシングと呼ばれる一種の細胞通信があり、細菌集団の密度が高い場合にのみ発生する行動から成ります。クォーラムセンシングには、オートインデューサーと呼ばれる高濃度の信号分子の生成、放出、およびその後の検出が含まれます。
T. bruceiなどの単細胞真核生物では、クオラムセンシングも行われます。酵母では、性行動と細胞分化がフェロモンのコミュニケーションと環境の変化に反応して起こります。
植物や動物では、ホルモン、神経伝達物質、成長因子、ガスなどの細胞外シグナル分子の使用は、シグナル分子の合成、その放出、標的細胞への輸送、検出を含む重要な種類のコミュニケーションです信号と特定の応答。
動物におけるシグナル分子の輸送に関連して、分子の作用距離は2種類のシグナルを決定します。1）オートクリンとパラクリンは、それぞれ同じ細胞と近くの細胞に作用します。2）血流によって輸送される、遠い標的細胞に作用する内分泌。
細胞外小胞による細胞コミュニケーションは、真核生物および古細菌における重要な種類の細胞コミュニケーションです。
単細胞真核生物または細菌集団が成長するにつれて、それは十分な数の細胞またはクオラムに達し、細胞内で効果を生み出すことができるインデューサーの濃度を生み出す。これは国勢調査のメカニズムです。
細菌では、3種類のクオラムセンシングシステムが知られています。1つはグラム陰性です。グラム陽性の別のもの; もう1つはグラム陰性のVibrio harveyiです。
グラム陰性菌では、自己誘導物質はアシル化ホモセリンラクトンです。この物質は、LuxIタイプの酵素によって合成され、膜を介して受動的に拡散し、細胞外および細胞内空間に蓄積します。刺激濃度に達すると、QSによって調節される遺伝子の転写が活性化されます。
グラム陰性菌では、自己誘導物質は修飾ペプチドであり、細胞外空間にエクスポートされ、そこで膜タンパク質と相互作用します。DNAに結合して標的遺伝子の転写を制御するタンパク質を活性化するリン酸化カスケードが発生します。
Vibrio harveyiは、HAI-1およびA1-2と呼ばれる2つの自動誘導装置を製造しています。HAI-1はアシル化ラクトンホモセリンですが、その合成はLuxIに依存していません。A1-2はフラノシルホウ酸ジエステルです。どちらの物質も、他のグラム陰性菌と同様のリン酸化カスケードを介して作用します。このタイプのQSは生物発光を制御します。
化学コミュニケーション
シグナル分子またはリガンドが受容体タンパク質に特異的に結合すると、特異的な細胞応答が生じます。各タイプの細胞には、特定のタイプの受容体があります。特定のタイプの受容体は異なるタイプの細胞にも見られますが、同じリガンドに対して異なる反応を示します。
シグナル分子の性質により、細胞への進入経路が決まります。たとえば、ステロイドなどの疎水性ホルモンは、脂質二重層を介して拡散し、受容体に結合して、特定の遺伝子の発現を調節する複合体を形成します。
一酸化窒素や一酸化炭素などのガスは膜を介して拡散し、一般に環状GMPを生成するグアニル酸シクラーゼを活性化します。シグナル分子のほとんどは親水性です。
その受容体は細胞表面にあります。受容体は、標的細胞の振る舞いを変えるシグナルトランスレータとして機能します。
細胞表面受容体は以下に分類されます。b）チロシンキナーゼなどの酵素活性を有する受容体。およびc）イオンチャネル受容体。
Gタンパク質共役型受容体の特徴
Gタンパク質共役型受容体はすべての真核生物に見られます。一般的に、それらは膜を横切る7つのドメインを持つ受容体であり、N末端領域は細胞の外側に向かっており、C末端は細胞の内側に向かっている。これらの受容体は、信号を変換するGタンパク質と関連しています。
リガンドが受容体に結合すると、Gタンパク質が活性化されます。これは次に、環状アデノシン一リン酸（cAMP）、アラキドン酸、ジアシルグリセロール、またはシグナルアンプとして機能するイノシトール-3-リン酸である可能性がある、2番目の細胞内メッセンジャーを生成するエフェクター酵素を活性化します。初期。
プロテインGには3つのサブユニットがあります。アルファ、ベータ、ガンマです。Gタンパク質の活性化には、Gタンパク質からのGDPの解離とGTPのアルファサブユニットへの結合が含まれます。G アルファ -GTP 複合体では、それらはベータおよびガンマサブユニットから解離し、エフェクタータンパク質と特異的に相互作用して、それらを活性化します。
cAMP経路は、β-アドレナリン受容体によって活性化されます。CAMPはアデニル酸シクラーゼによって生成されます。ホスホイノシトール経路はムスカリン性アセチルコリン受容体によって活性化されます。それらはホスホリパーゼCを活性化します。アラキドン酸経路はヒスタミン受容体によって活性化されます。ホスホリパーゼA2を活性化します。
キャンプ経路
リガンドの受容体への結合、GDPに結合した刺激性タンパク質G（G s）は、GDPのGTPへの交換、およびG sのアルファサブユニットのベータおよびガンマサブユニットからの解離を引き起こします。Gのアルファ -GTP 複合体アデニルシクラーゼのドメインと会合し、酵素を活性化し、ATPからのcAMPを産生します。
CAMPは、cAMP依存性プロテインキナーゼの調節サブユニットに結合します。細胞応答を調節するタンパク質をリン酸化する触媒サブユニットを放出します。この経路は、2種類の酵素、すなわちホスホジエステラーゼとタンパク質ホスファターゼによって調節されています。
ホスホイノシトール経路
リガンドの受容体への結合は、Gタンパク質（G q）を活性化し、ホスホリパーゼC（PLC）を活性化します。この酵素は、ホスファチジルイノシトール1,4,5-二リン酸（PIP 2）を2つの二次メッセンジャーであるイノシトール1,4,5-三リン酸（IP 3）とジアシルグリセロール（DAG）に分解します。
IP 3は細胞質に拡散し、小胞体の受容体に結合して、Ca +2を内部から放出します。DAGは膜に残り、プロテインキナーゼC（PKC）を活性化します。PKCのいくつかのアイソフォームはCa +2を必要とします。
アラキドン酸経路
リガンドが受容体に結合すると、Gタンパク質のベータサブユニットとガンマサブユニットがホスホリパーゼA 2（PLA 2）を活性化します。この酵素は原形質膜のホスファチジルイノシトール（PI）を加水分解し、5および12-リポキシゲナーゼやシクロオキシゲナーゼなどの異なる経路で代謝されるアラキドン酸を放出します。
受容体型チロシンキナーゼの特徴
受容体チロシンキナーゼ（RTK）には、細胞外調節ドメインと細胞内触媒ドメインがあります。Gタンパク質共役型受容体とは異なり、受容体チロシンキナーゼのポリペプチド鎖は原形質膜を一度だけ通過します。
ホルモンまたは成長因子であるリガンドが調節ドメインに結合すると、2つの受容体サブユニットが会合します。これにより、チロシン残基上の受容体の自己リン酸化、およびタンパク質リン酸化カスケードの活性化が可能になります。
受容体チロシンキナーゼ（RTK）のリン酸化されたチロシン残基は、アダプタータンパク質と相互作用し、活性化された受容体をシグナル伝達経路の構成要素にリンクします。アダプタータンパク質は、多タンパク質シグナル伝達複合体を形成する働きをします。
RTKは、次のようなさまざまなペプチドに結合します。線維芽細胞成長因子; 脳成長因子; 神経成長因子; そしてインスリン。
受信機の一般的な特性
表面受容体の活性化は、2種類のプロテインキナーゼ（チロシンキナーゼ、セリンおよびスレオニンキナーゼ）を活性化することにより、タンパク質リン酸化に変化をもたらします。
セリンおよびスレオニンキナーゼは次のとおりです。cAMP依存性タンパク質キナーゼ。cGMP依存性プロテインキナーゼ; プロテインキナーゼC; そして、Ca + 2 /カルモジュリン依存性タンパク質。これらのプロテインキナーゼでは、cAMP依存性キナーゼを除いて、触媒ドメインと調節ドメインが同じポリペプチド鎖上に見られます。
セカンドメッセンジャーはこれらのセリンおよびスレオニンキナーゼに結合し、それらを活性化します。
イオンチャンネルである受容体の特徴
イオンチャネル受容体には以下の特徴があります。b）特定のイオンを認識して選択する。c）化学的、電気的または機械的信号に応じて開閉します。
イオンチャネル受容体は、モノマーであることができ、またはそれらは、ポリペプチド鎖の領域が原形質膜を横切るヘテロオリゴマーまたはホモオリゴマーであることができる。イオンチャネルには3つのファミリーがあります。a）リガンドゲートチャネル。b）ギャップジャンクションチャネル; およびc）Na +依存性電圧チャネル。
イオンチャネル受容体のいくつかの例は、中枢神経系における神経筋接合部アセチルコリン受容体およびイオンチャネル型グルタミン酸受容体、NMDAおよび非NMDAです。
細胞外小胞を介したコミュニケーション
細胞外小胞（EV）は、細胞と細胞の間で生物学的情報（RNA、酵素、活性酸素種など）を伝達する責任があるエクトソームとエキソソームの混合物です。両方の小胞の起源は異なります。
エクトソームは、原形質膜から発芽し、その後分離して細胞外空間に放出されることによって生成される小胞です。
まず、膜タンパク質が個別のドメインにクラスター化します。次に、タンパク質脂質アンカーは、細胞質タンパク質とRNAを内腔に蓄積し、芽を成長させます。
エキソソームは、多胞体（MVB）から形成される小胞であり、エキソサイトーシスによって細胞外空間に放出されます。MVBは後期エンドソームで、腔内小胞（ILV）があります。MVBはリソソームと融合して分解経路を継続するか、エキソサイトーシスを通じてエキソソームとしてILVSを放出します。
EVはさまざまな方法で標的細胞と相互作用します。1）EV膜の消失とその中の活性因子の放出。2）EVは、標的細胞の表面との接触を確立し、それらが融合し、サイトゾル内の内容物を放出します。および3）EVは、マクロピノサイトーシスと食作用によって完全に捕捉されます。
重要性
細胞間コミュニケーションの多種多様な機能だけでも、その重要性を示しています。いくつかの例は、さまざまなタイプのセルラー通信の重要性を示しています。
-クォーラムセンシングの重要性。QSは、種内の病原性や、異なる種や属の微生物などのさまざまなプロセスを調節します。たとえば、Staphylococcus aureusの1つの株は、クオラムセンシングでシグナル分子を使用してホストに感染し、他のS. aureus株がそうするのを阻害します。
-化学コミュニケーションの重要性。化学的マーキングは、多細胞生物の生存と繁殖成功のために必要です。
たとえば、プログラムされた細胞死は、多細胞の発達を調節し、構造全体を取り除き、特定の組織の発達を可能にします。これはすべて、栄養因子によって媒介されます。
-EVの重要性。それらは糖尿病、炎症、神経変性疾患、心血管疾患において重要な役割を果たします。正常細胞とがん細胞のEVは大きく異なります。EVは、標的細胞の癌表現型を促進または抑制する因子を運ぶことができます。
参考文献
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