Читать книгу Fizjologia człowieka w zarysie - Группа авторов - Страница 21

Istotnym zagadnieniem z zakresu biologii komórki jest komunikacja pomiędzy komórkami, odbywająca się na drodze różnorodnych mechanizmów.

Wyróżniamy procesy komunikacji:

– autokrynne – komórka przez wydzielanie różnorodnych substancji (hormony, cytokiny, przeciwciała) oddziałuje sama na siebie;

– parakrynne – cząsteczki sygnałowe docierają do sąsiednich komórek przez dyfuzję w przestrzeni międzykomórkowej;

– endokrynne – dystrybucja wydzielanych cząstek sygnałowych odbywa się przez układ dokrewny;

– przez bezpośrednie połączenia komunikacyjne pomiędzy komórkami – tzw. połączenia szczelinowe (neksus). Są to struktury kanałopodobne zbudowane z białka koneksyny. Umożliwiają swobodny przepływ (dyfuzję) cząstek o masie do 1 kDa pomiędzy sąsiednimi komórkami. Tą drogą mogą przepływać jony, cząsteczki ATP oraz małe związki organiczne. Połączenia typu neksus pomiędzy neuronami tworzą synapsy elektryczne.

Wymienione powyżej sposoby komunikacji międzykomórkowej wykorzystują w pierwszym etapie opisane w tym rozdziale sposoby transportu błonowego. Wydzielane przez komórkę na różne sposoby substancje (cząsteczki gazów, jony, aminokwasy, hormony, przeciwciała, cytokiny i inne) oddziałują na inne komórki i przekazują im określone sygnały. Uwalniając do otoczenia określone produkty, komórka powoduje zmianę środowiska zewnętrznego, co jest odbierane przez inne, czasem bardzo odległe komórki. Jednak odbiór tych sygnałów jest możliwy jedynie w przypadku, gdy komórki docelowe wykazują obecność (ekspresję) odpowiednich receptorów. Rozpoznanie sygnału (ligandu) przez receptor powoduje uruchomienie w komórce wrażliwej określonych reakcji. W ten sposób sygnał zewnętrzny (przekaźnik pierwotny) zostaje zamieniony na sygnał wewnątrzkomórkowy (przekaźnik wtórny). Przekaźnik wtórny, wykazując specyficzną dla siebie aktywność w komórce docelowej, wywołuje jej odpowiedź. Receptory dla substancji pozbawionych możliwości dyfundowania przez błony (białek, peptydów, aminokwasów) znajdują się na powierzchni błony komórkowej komórki docelowej. Receptory te dzieli się na trzy główne grupy: receptory związane z kanałami jonowymi, receptory związane z białkami G oraz receptory związane z enzymami. Receptory dla substancji łatwo dyfundujących przez błony (cząsteczki o charakterze lipofilnym, steroidy, hormony tarczycy, kwas retinowy, witamina D₃, cząsteczki gazów) zlokalizowane są wewnątrz komórek docelowych, w ich jądrze lub cytoplazmie.

Receptory związane z kanałami jonowymi (receptory jonotropowe) to białka, które oprócz funkcji kanału jonowego pełnią funkcję receptorową. W odpowiedzi na przyłączenie cząsteczki sygnałowej (ligandu) następuje zmiana ich konformacji przestrzennej i w efekcie przepływ określonych jonów (są to kanały wybiórcze jonowo, ściśle selektywne). Tego typu białka są także nazywane kanałami jonowymi bramkowanymi ligandem (opisane w rozdziale dotyczącym transportu biernego).

Receptory związane z białkiem G to receptory o charakterze metabotropowym. Przyłączenie ligandu powoduje reakcję domen wewnątrzkomórkowych tych receptorów z białkami G, które pośredniczą w dalszym przekazywaniu sygnału w komórce docelowej. Białka G, w zależności od budowy, mają zdolność aktywacji różnych kaskad reakcji wewnątrzkomórkowych, zarówno o charakterze pobudzającym, jak i hamującym. Ostatecznym efektem pobudzenia receptorów związanych z białkiem G jest modulacja aktywności określonych kanałów jonowych lub aktywacja enzymów katalizujących specyficzne reakcje prowadzące do fosforylacji białek komórkowych. Fosforylacja białek docelowych przez odpowiednie kinazy wpływa na ich aktywność biologiczną. W zależności od rodzaju białka fosforylacja może mieć na nie wpływ zarówno aktywujący, jak i dezaktywujący.

Inną grupą receptorów metabotropowych są receptory związane z enzymami. Ich domena zewnątrzkomórkowa wiąże ligand, a część wewnątrzkomórkowa wykazuje bezpośrednią aktywność enzymatyczną. Najważniejszą rolę w komórkach pełnią receptory o aktywności kinaz tyrozynowych oraz receptory związane z kinazami tyrozynowymi – posiadające zdolność fosforylacji reszt tyrozynowych w białkach docelowych. Inną grupę stanowią receptorowe kinazy serynowo-treoninowe, fosforylujące reszty seryny i treoniny.

Odmienną grupę receptorów stanowią wspomniane wcześniej receptory dla cząsteczek dyfundujących swobodnie przez błonę komórkową, znajdujące się w cytoplazmie bądź jądrze komórkowym. Receptory te działają przez bezpośredni wpływ na transkrypcję jądrową. Typowo składają się z domeny wiążącej ligand, domeny wiążącej DNA oraz domeny aktywującej transkrypcję. Regulując syntezę mRNA, receptory te wpływają na ekspresję określonych genów.