Signaaliülekanne on väliste ja sisemiste stiimulite ülekandumine organismis. Retseptor valgud, teine käskjalad ja ensüümide on peamiselt seotud selle signaaliülekandega. Signaaliülekande defektid on enamiku haiguste aluseks, näiteks vähk ja autoimmuunhaigused.
Mis on signaaliülekanne?
Füsioloogilise signaaliülekande või signaaliülekande abil reageerivad keharakud välistele ja sisemistele stiimulitele. Füsioloogilise signaaliülekande või signaaliülekande abil reageerivad keharakud välistele ja sisemistele stiimulitele. Selles protsessis signaal transformeerub ja tungib raku sisemusse, kus see vallandab signaalahela kaudu rakuefekti. Nii saab signaale edastada ühest kehaosast teise. Rakud suudavad seega omavahel suhelda. Signaali edastamine toimub kas ühel või mitmel tasandil. Kui protsessi on seotud mitu järjestikku ühendatud taset, nimetatakse seda signaalide kaskaadiks. Ensüümid ja sekundaarsed kullerid on seotud signaali edastamisega. Seetõttu räägime sageli ensüümide vahendatud biokeemilisest protsessist, mille käigus kandub bioloogiline teave kandjate kaudu. Erinevatest allikatest pärinevad signaalid on tsütoplasmas või tuumas koordineeritud. Koos moodustavad rakutüübi erinevad signaalimisteed nn signalisatsioonivõrgu. Immuunreaktsioonid ja lihased kokkutõmbeid, samuti visuaalne ja haistmismeel tuginevad kõik signaali ülekandele.
Funktsioon ja ülesanne
Valgud on leitud rakumembraan ja keharaku sees. Need valgud toimivad retseptoritena. Signalisatsioon molekulid kinnituvad pinnal olevate retseptorvalkude külge. Seega saavad retseptorid signaale väljastpoolt või seestpoolt ja edastavad need töötlemiseks raku sisemusse. Tuntuim signaalimine molekulid hõlmavad neurotransmittereid ja hormoonid, näiteks. Inimese kehas on palju erinevaid retseptoreid. Näiteks tsüstoolsed retseptorid asuvad tsütoplasma viskoosses osas. Seda tüüpi retseptorid hõlmavad peamiselt steroidseid retseptoreid. Nendest retseptoritest tuleb eristada membraaniretseptoreid. Neil on rakusisese ja rakuvälise taseme. Seega on nad võimelised signaalmolekulidega seonduma väljaspool rakku. Signaali sisemusse tungimiseks muudavad nad oma ruumilist struktuuri. Signaal ise rakku ei tungi. Selle asemel jõuab signaali teave rakkude sisemusse valkude biokeemiliste protsesside kaudu. Neid biokeemilisi protsesse kontrollivad hüdrofiilsed ained, näiteks neurotransmitterid. Membraaniga seotud retseptorid on kas ioonkanalid, G-valguga seotud retseptorid või ensüümidega seotud signaalirajad. Ioonkanalid on transmembraansed valgud. Need kas aktiveeritakse või deaktiveeritakse signaali abil. Membraani läbilaskvus seega teatud ioonide puhul suureneb või väheneb. Ioonkanalid on eriti olulised närvisignaalide puhul. G-valguga seotud retseptorid stimuleerivad G-valku asendama seotud SKP keemilise ühendiga GTP. See põhjustab G-valgu lagunemise α ja βγ üksusteks, mis mõlemad edastavad signaali. G-valguga seotud retseptorid osalevad sellistes protsessides nagu nägemine ja haistmine. Ensüümidega seotud signaalirajad koosnevad kuuest alaklassist. Kõik need vastavad transmembraansetele valkudele. Nende signaaliradade suhtes mängivad rolli sellised protsessid nagu kinaasi vahendatud fosforüülimine ja fosfataasi vahendatud defosforüülimine. Sõltumata signaalimisteest on signaaliülekande tegelik eesmärk rakus sees olevate sisemiste ja väliste signaalide edastamine efektorvalkudele. See transduktsioon toimub suunatud kaudu interaktsioonid mitme valgu vahel. Signaalvalkude ja rakusiseste signaalvalkude aktiveerimine mängib selles protsessis suurt rolli. Mõningaid signaale võimendatakse mitme efektorvalgu samaaegse aktiveerimisega. Teised käskjalad on eriti olulised signaaliedastusradade ühendamiseks ja erinevate signaalide integreerimiseks. Need on erinevate radade liidesed, mis võivad vallandada rakuspetsiifilised vastused. Signaaliülekanne võimaldab üherakulisel organismil kohaneda oma keskkonnaga, näiteks sotffi ainevahetuse reguleerimise või geen väljendus. Sel viisil võimaldab protsess üherakulise organismi ellujäämist. Mitmerakulistes organismides võimaldab signaaliülekanne sisemiste ja väliste stiimulite vastuvõtmist ja töötlemist. Signaali ülekandmine on seetõttu ka nende ellujäämiseks asendamatu. Kirjeldatud protsessid mõjutavad näiteks rakkude kasvu, rakkude jagunemist ja rakusurma.
Haigused ja häired
Kui signaalirajad on häiritud, võib see häire põhjustada mitmesuguseid haigusi. Vähid, diabeet, neer haigus ja autoimmuunhaigused on tõestatud, et need on seotud signaaliülekande defektidega. Signaalmolekul seondub tavaliselt ühe kirjeldatud raku pinnal paikneva retseptoriga ja võib keerulises vastuses vallandada raku jagunemise. Sisse vähk, mutatsioonid signaalimiseks geenide kodeerimisel molekulid, retseptorid või ensüümide põhjustada suurenenud või valesti suunatud signaalimisradade aktiivsust. Selle tulemusel suureneb rakkude jagunemise stimulatsioon. Selles kontekstis mängivad transduktsioonis osalevad ensüümid suurt rolli. Aastal on nende aktiivsus sageli suurenenud vähk. Seetõttu soovib farmakoloogia tulevikus neid ensüüme selektiivselt pärssida ja seeläbi välja töötada vähivastase ravimi. Isegi peale vähivastaste ainete on meditsiinilised uuringud (alates 2015. aastast) intensiivselt seotud signaaliedastusprotsessidel põhinevate ravimite väljatöötamisega. Isegi koolera, läkakas köha, ja laialt levinud vaevused nagu hüpertensioon on seotud signaaliülekande defektidega, mida arvatakse hõlbustavat teatud välised stiimulid. The ravimid Tänapäeval erinevate haiguste jaoks kättesaadavad ravimid häirivad juba ka signaaliülekannet. Tulevikus muutub see sekkumine tõenäoliselt veelgi sihipärasemaks ja eesmärgipärasemaks.
