Jenis komunikasi seluler, pentingnya, contoh

Itu Komunikasi Seluler, Juga disebut komunikasi antar sel, terdiri dari transmisi molekul sinyal ekstraseluler. Molekul -molekul ini mulai dari sel pembangkit sinyal dan mengikat reseptor sel putih, menghasilkan respons spesifik.

Molekul sinyal dapat berupa molekul kecil (contoh: asam amino), peptida atau protein. Oleh karena itu, komunikasi, yang merupakan kimia, adalah karakteristik organisme uniseluler dan multiseluler.

Sumber: Pixabay.com

Pada bakteri, molekul sinyal adalah feromon bakteri. Ini diperlukan untuk fungsi seperti transfer horizontal gen, bioluminesensi, pembentukan biofilm, dan produksi antibiotik dan faktor patogenik.

Dalam organisme multiseluler, komunikasi seluler dapat terjadi antara sel -sel yang berdekatan, atau di antara sel -sel yang dipisahkan. Dalam kasus terakhir, molekul sinyal harus disebarluaskan dan diangkut untuk jarak jauh. Di antara fungsi sinyal adalah perubahan dalam ekspresi gen, morfologi dan pergerakan sel.

Komunikasi seluler juga dapat dilakukan melalui vesikel ekstraseluler (VE), yang disebut ektosom dan eksosom. Beberapa fungsi VE adalah: modulasi limfosit dan makrofag; Kontrol fungsi sinaptik; dalam pembuluh darah dan jantung, koagulasi dan angiogenesis; dan pertukaran RNA.

[TOC]

Jenis (sistem/mekanisme)

Pada bakteri, ada jenis komunikasi seluler yang disebut Penginderaan kuorum, yang terdiri dari perilaku yang hanya terjadi ketika kepadatan populasi bakteri tinggi. Dia Penginderaan kuorum Ini menyiratkan produksi, pelepasan, dan deteksi selanjutnya dari konsentrasi tinggi molekul sinyal, yang disebut self -inductors.

Dalam eukariota uniseluler, seperti T. Brucei, ada juga Penginderaan kuorum. Dalam ragi, perilaku seksual dan diferensiasi sel terjadi sebagai respons terhadap komunikasi oleh feromon dan perubahan lingkungan.

Pada tumbuhan dan hewan, penggunaan molekul sinyal ekstraseluler, seperti hormon, neurotransmiter, faktor pertumbuhan atau gas, adalah jenis komunikasi penting yang menyiratkan sintesis molekul sinyal, pelepasannya, transportasi ke sel putih, deteksi dari sinyal dan respons spesifik.

Sehubungan dengan pengangkutan sinyal molekul pada hewan, jarak aksi molekul menentukan dua jenis sinyal: 1) autokrin dan paracrin, yang bertindak, masing -masing, pada sel yang sama dan pada sel di dekatnya; dan 2) endokrin, yang bertindak pada sel putih yang jauh, diangkut oleh aliran darah.

Komunikasi seluler melalui vesikel ekstraseluler adalah jenis komunikasi seluler penting dalam organisme eukariotik dan archaea.

Quorum Sensing (QS)

Saat populasi eukariotik bakteri atau uniseluler tumbuh, ia mencapai jumlah sel yang cukup, atau sel kuorum, yang menghasilkan konsentrasi induktor yang mampu menghasilkan efek pada sel. Ini merupakan mekanisme untuk membawa sensus.

Tiga jenis sistem diketahui Penginderaan kuorum dalam bakteri: satu di gram negatif; Lain dalam Gram-positif; dan yang lain di gram negatif Vibrio Harveyi.

Pada bakteri gram-negatif, induktor diri adalah lakton homoserin yang diumis. Zat ini disintesis oleh enzim tipe luxxi dan menyebar secara pasif melalui membran, terakumulasi dalam ruang ekstraseluler dan intraseluler. Ketika konsentrasi stimulasi tercapai, transkripsi gen yang diatur oleh QS diaktifkan.

Pada bakteri gram negatif, induktor sendiri adalah peptida yang dimodifikasi, yang diekspor ke ruang ekstraseluler, di mana mereka berinteraksi bersama dengan protein membran. Ada air terjun fosforilasi yang mengaktifkan protein, yang berikatan dengan DNA dan mengontrol transkripsi gen putih.

Dapat melayani Anda: sel caliciform

Vibrio Harveyi menghasilkan dua autoinduktor, yang disebut hai-1 dan a1-2. Hai-1 adalah lakton homoserin, tetapi sintesisnya tidak tergantung pada luxi. A1-2 adalah furanosil boraatato diet. Kedua zat bertindak melalui air terjun fosforilasi yang mirip dengan bakteri gram-negatif lainnya. Jenis QS ini mengontrol bioluminesensi.

Komunikasi Kimia

Penyatuan spesifik molekul sinyal, atau ligasi, dengan protein penerima menghasilkan respons seluler tertentu. Setiap jenis sel memiliki jenis reseptor tertentu. Meskipun jenis penerima tertentu juga dapat ditemukan di berbagai jenis sel, dan menghasilkan respons yang berbeda terhadap hubungan yang sama.

Sifat molekul sinyal menentukan jalur yang akan digunakan untuk memasuki sel. Misalnya, hormon hidrofobik, seperti steroid, menyebar melalui bilayer lipid dan berikatan dengan reseptor untuk membentuk kompleks yang mengatur ekspresi gen spesifik.

Gas, seperti nitrat oksida dan karbon monoksida, menyebar melalui membran dan, biasanya mengaktifkan guanilil cyclass, produsen GMP siklik. Sebagian besar molekul sinyal bersifat hidrofilik.

Reseptornya berada di permukaan sel. Reseptor bertindak sebagai penerjemah sinyal yang mengubah perilaku sel putih.

Reseptor permukaan seluler dibagi menjadi: a) reseptor protein gf; b) reseptor dengan aktivitas enzim, seperti torsi kinase; dan c) reseptor saluran ion.

Karakteristik penerima untuk protein yang disimpulkan g

Reseptor protein -coupled ditemukan di semua eukariota. Secara umum, mereka adalah penerima dengan tujuh domain yang melintasi membran, dengan wilayah N-terminal ke Exter sel. Reseptor ini dikaitkan dengan protein G yang menerjemahkan sinyal.

Saat ligan berikatan dengan penerima, protein G diaktifkan. Pada gilirannya mengaktifkan enzim efektor yang menghasilkan messenger intraseluler kedua, yang dapat berupa siklik monofosfat adenosin (AMPC), asam arakidonat, diacylgliserol, atau inositol-3-fosfat, yang bertindak sebagai penguat dari sinyal inisial sinyal dari sinyal sinyal dari sinyal sinyal inisial.

Protein G memiliki tiga subunit: alpha, beta dan gamma. Aktivasi protein G menyiratkan disosiasi PDB protein G dan penyatuan GTP ke subunit alfa. Di g_alfa-GTP berdisosiasi dari subunit beta dan gamma, berinteraksi secara khusus dengan protein efektor, mengaktifkannya.

Rute AMPC dapat diaktifkan dengan reseptor beta-adrenergik. AMPC diproduksi oleh adenylil cyclase. Rute fosfoositol diaktifkan oleh reseptor muskarinik asetilkolin. Aktifkan fosfolipase c. Rute asam arakidonat diaktifkan oleh reseptor histamin. Aktifkan fosfolipase A2.

Rute AMPC

Pengikatan ligan ke penerima protein G (g_S), bersama dengan PDB, menyebabkan pertukaran PDB oleh GTP, dan disosiasi subunit alfa dari G_S dari subunit beta dan gamma. Kompleks g_alfa-GTP dikaitkan dengan domain adenyl cyclasa, mengaktifkan enzim, dan menghasilkan AMPC dari ATP.

Dapat melayani Anda: fibroblas

AMPC bergabung dengan subunit pengatur dari protein kinase yang bergantung pada AMPC. Melepaskan subunit katalitik, yang memfosforilasi protein yang mengatur respons seluler. Rute ini diatur oleh dua jenis enzim, yaitu fosfodi, dan protein fosfatase.

Rute Fosfoinitol

Ikatan ligan ke penerima mengaktifkan protein G (g_Q), yang mengaktifkan fosfolipase C (PLC). Enzim ini memecahkan fosfatidil inositol 1,4,5-bifosfat (PIP₂) Dalam dua utusan kedua, inositol 1,4,5-trifosphate (IP₃) dan diasilgliserol (DAG).

IP₃ Menyebarkan dalam sitoplasma dan bergabung dengan reseptor retikulum endoplasma, menyebabkan pelepasan CA⁺² dari dalam. DAG tetap ada di membran dan mengaktifkan protein Cinase C (PKC). Beberapa isoform PKC membutuhkan CA⁺².

Rute Asam Araquidonic

Ikatan ligan ke penerima menyebabkan beta dan subunit gamma protein G untuk mengaktifkan fosfolipase₂ (PLA₂). Enzim ini menghidrolisis fosfatidylinositol (PI) dalam membran plasma, melepaskan asam arakidonat, yang dimetabolisme oleh jalur yang berbeda, seperti 5 dan 12-lipxigenase dan cycloxigenase.

Karakteristik reseptor tirosin kinase

Reseptor Tyrosin Kinase (RTK) memiliki domain pengatur ekstraseluler dan domain katalitik intraseluler. Berbeda dengan penerima protein gf, rantai polipeptida reseptor tirosin kinase melintasi membran plasma hanya sekali.

Ligan Union, yang merupakan hormon atau faktor pertumbuhan, ke domain regulasi menyebabkan dua subunit penerima terkait. Ini memungkinkan penerima autofosfat dalam residu tirosin, dan aktivasi air terjun fosforilasi protein.

Residu tirosin terfosforilasi dari reseptor torqueinase (RTK) berinteraksi dengan protein adaptor, yang menghubungkan reseptor yang diaktifkan dengan komponen rute transduksi sinyal. Protein yang beradaptasi berfungsi untuk membentuk kompleks sinyal multiproteik.

RTK bergabung dengan peptida yang berbeda, seperti: faktor pertumbuhan epidermal; Faktor pertumbuhan fibroblast; faktor pertumbuhan otak; faktor pertumbuhan saraf; dan insulin.

Karakteristik umum penerima

Aktivasi reseptor permukaan menghasilkan perubahan fosforilasi protein dengan mengaktifkan dua jenis protein kinase: kesibukan dan serum dan treonin kinase .

Kinase serin dan treonin adalah: protein kinase yang bergantung pada AMPC; Protein kinase yang bergantung pada GMPC; Protein kinase C; dan protein dependen Ca⁺²/Calmodulin. Pada protein kinase ini, dengan pengecualian AMPC -Dependent kinase, domain katalitik dan regulator berada dalam rantai polipeptida yang sama.

Messenger kedua bergabung dengan kinase serin dan treonin ini, mengaktifkannya.

Karakteristik reseptor yang merupakan saluran ionik

Reseptor saluran ion memiliki karakteristik berikut: a) mereka melakukan ion; b) mengenali dan memilih ion tertentu; c) Mereka membuka dan menutup sebagai respons terhadap sinyal kimia, listrik atau mekanik.

Reseptor saluran ion dapat berupa monomer, atau menjadi heteroligomer atau homoligomer, yang daerah rantai polipeptida melintasi membran plasma. Ada tiga keluarga saluran ion: a) saluran Puerta del Ligando; b) saluran serikat celah; dan c) saluran tegangan yang bergantung pada Na⁺.

Beberapa contoh reseptor saluran ion adalah reseptor asetilkolin dari persimpangan neuromuskuler, dan reseptor ionotropik glutamat, NMDA dan tidak ada NMDA, dalam sistem saraf pusat.

Dapat melayani Anda: myofibrils: karakteristik, struktur, komposisi, fungsi

Komunikasi melalui vesikel ekstraseluler

Vesikel ekstraseluler (VE) adalah campuran ektosom dan eksosom, yang bertanggung jawab untuk mentransmisikan informasi biologis (RNA, enzim, spesies oksigen reaktif, dll.) Antara sel dan sel. Asal usul kedua vesikel berbeda.

Ectosoma adalah vesikel yang diproduksi oleh kecambah membran plasma, diikuti oleh pemisahan dan pelepasannya menuju ruang ekstraseluler.

Pertama, pengelompokan protein membran dalam domain diskrit terjadi. Kemudian, jangkar lipid protein menumpuk protein sitosolik dan RNA dalam lumen, sehingga wabah tumbuh.

Eksosom adalah vesikel yang terbentuk dari tubuh multivestic (MVB) dan dilepaskan dengan eksositosis ke ruang ekstraseluler. MVB adalah endosom terlambat, di dalamnya ada vesikel intraluminal (ILV). MVB dapat memadukan lisosom dan melanjutkan jalur degradatif, atau melepaskan ISS sebagai eksosom dengan eksositosis.

Mereka berinteraksi dengan sel putih dengan cara yang berbeda: 1) disensasi membran VE dan pelepasan faktor aktif interiornya; 2) mereka membuat kontak dengan permukaan sel putih, yang menyatu, melepaskan konten mereka dalam sitosol; dan 3) ve ditangkap sepenuhnya oleh makropinositosis dan fagositosis.

Pentingnya

Berbagai macam fungsi komunikasi antar sel menunjukkan pentingnya dengan sendirinya. Melalui beberapa contoh, pentingnya berbagai jenis komunikasi seluler diilustrasikan.

- Kepentingan dari Penginderaan kuorum. QS mengatur berbagai proses seperti virulensi dalam suatu spesies, atau mikroorganisme dari spesies atau genera yang berbeda. Misalnya, strain Staphylococcus aureus Gunakan molekul sinyal di Penginderaan kuorum Untuk menginfeksi inang, dan menghambat jenis lainnya S. Aureus Untuk melakukannya.

- Pentingnya Komunikasi Kimia. Indikasi kimia diperlukan untuk kelangsungan hidup dan keberhasilan reproduksi organisme multiseluler.

Misalnya, kematian sel terprogram, yang mengatur perkembangan multisel, menghilangkan struktur lengkap dan memungkinkan pengembangan jaringan tertentu. Semua ini dimediasi oleh faktor trofik.

- Pentingnya melihat. Mereka memiliki peran penting dalam diabetes, peradangan dan penyakit neurodegeneratif dan kardiovaskular. Mereka melihat sel normal dan sel kanker sangat berbeda. VE dapat mengangkut faktor yang mempromosikan atau menekan fenotip kanker dalam sel putih.

Referensi

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., dan kubis. 2007. Biologi molekul sel. Garland Science, New York.
2. Bassler, b.L. 2002. Bicara Kecil: Komunikasi Sel-ke-Sel pada Bakteri. Sel, 109: 421-424.
3. Cocucci, e. dan meldolola, J. 2015. Ektosom dan Eksosom: Menghentikan kebingungan antara vesikel ekstraseluler. Tren Biologi Sel, XX: 1-9.
4. Kandel, e., Schwarts, J.H., dan Jesell, t., 2000. Prinsip Ilmu Saraf. McGraw-Hill USA.
5. Lodish, h., Berk, a., Zipurski, s.L., Matsudaria, hlm., Baltimore, d., Darnell, J. 2003. Biologi seluler dan molekuler. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Meksiko, Sāo Paulo.
6. PUPAS, k.M., Weingart, c.L., Winans, s.C. 2004. Komunikasi Kimia dalam Proteobacteria: Studi Biokimia dan Struktural Sintase Sinyal dan Penerima Diperlukan untuk Pensinyalan Antar Seluler. Mikrobiologi Molekuler, 53: 755-769.
7. Perbal, b. 2003. Komunikasi adalah kuncinya. Komunikasi dan pensinyalan sel. Editorial, 1-4.