Sinyal transdüksiyonu

Biyolojide sinyal transdüksiyonu bir hücrenin bir cins sinyal veya uyarıyı başka birine dönüştürme sürecidir. Çoğu zaman bu, hücre içinde enzimlerin yürüttüğü biyokimyasal reaksiyonlarla gerçekleşir, bunlar birbirine ikincil habercilerle bağlanıp bir "ikincil haberci yolu" oluştururlar. Bu süreçler genelde hızlı olur, iyon akıları durumunda milisaniyeler mertebesinde, protein ve lipit aracılıklı kinaz çağlayanı (cascade) durumunda dakikalar mertebesinde sürer. Çoğu sinyal transdüksiyonu işleminde sinyal ilk uyarandan ileri doğru yayıldıkça bu olaylara katılan protein ve diğer moleküllerin sayısı da artar ve böylece küçük bir sinyal büyük bir tepki doğurabilir; buna "sinyal kaskadı" denir. Bakteri ve diğer tek hücreli organizmalarda, hücrenin sahip olduğu sinyal trasndüksiyon süreçleri onun çevresine nasıl tepki vereceğini belirler. Çok hücreli organizmalarda organizmanın bir bütün olarak çalışmasını sağlamak için bireysel hücrelerin davranışlarını koordine eden pek çok sinyal transdüksiyon süreci gerekmektedir. Tahmin edileceği üzere, bir organizma ne kadar karmaşıksa organizmanın sahip olduğu sinyal transdüksiyon süreçlerinin repertuvarı da o derece karmaşık olmak durumundadır. Dolasıyla hücresel seviyede hem iç hem de dış çevrenin duyumu sinyal transdüksiyonuna dayalıdır. Çoğu hastalık, örneğin diyabet, ateroskleroz, özbağışıklık (otoimmünite), kanser, sinyal transdüksiyon yollarındaki bozukluklardan kaynaklanır. Bu durum, sinyal transdüksiyonunun biyoloji kadar tıpta da olan önemini ortaya koyar.

Genel bakış

Uyaran

Sinyal transdüksiyon olaylarını uyaran çoğu molekül hücre dışından kaynaklanır ve hücre zarı içine yerleşmiş proteinlerle etkileşirler. Çok hücreli organizmalarda ikincil haberci sinyal kaskadlarını uyarıp hücrenin biyolojik etkinliğini organizmanın bütünü ile koordine etemeye yarayan pek çok küçük molekül ve peptit vardır. Bu moleküller işlevsel olarak hormonlar (örneğin melatonin[1]), büyüme faktörleri (ör. epidermal büyüme faktörü[2]), hücre dışı matriks bileşenleri (ör. fibronektin[3]), sitokinler (ör. interferon gama[4]), kemokinler (ör. RANTES[5]), nörotransmiterler (ör. asetilkolin[6]) ve nörotrofinler (ör. sinir büyüme faktörü[7]) olarak sınıflandırılmışlardır. Bu sınıflandırmaların çoğu o sınıftaki moleküllerin moleküler yapısını göz önüne almaz. Örneğin, bir sınıf olarak nörotransmiterler endorfin gibi nöropeptitler[8] ve serotonin[9] ve dopamin[10] gibi küçük moleküllerden oluşur. Hormonlar sinyal transdüksiyonunu başlatan jenerik bir molekül sınıfıdır, aralarında insülin (bir polipeptit)[11], testosteron (bir steroit)[12] ve epinefrin (bir küçük organik molekül)[13] bulunur.

Yukarıda sıralanmış uyaranlara ek olarak çevresel uyaranlar da sinyal transdüksiyon kaskadlarını uyarabilir. Retinaya düşen ışık[14], burun epitelinde bulunan koku reseptörlerine bağlanan kokular[15], tat tomurcuklarındaki tat reseptörlerini uyaran tatlar[16] iyi bilinen örneklerdir. Tek hücreli organimalar da sinyal transdüksiyon yollarıyla birbirleriyle haberleşirler. Örneğin cıvık mantarlar aç kaldıkları zaman siklik AMP salgılarlar, bu da civarlarındaki hücreleri öbekleşmeleri için uyarır[17]. Maya hücreleri eşeyli üremede birbirlerinin eşey tipini anlamak için üreme faktörleri kullanır.[18]

Tüm sinyal transdüksiyon uyaranlarının ortak özelliği, belli proteinlerin (hücre zarında veya hücre içinde) etkinliğini değiştirebilmeleri, ve bunun sonucunda hücrenin biolojik davranışının bir şekilde değişmesine yol açmalarıdır.

Tepkiler

Genlerin etkinleşmesi[19], metabolizmada değişimler[20], hücrenin çoğalması veya hayatta kalmaya devam etmesi[21], hücre hareketinin uyarılması veya bastırılması,[22] sinyal üretimi sonucu hücrenin verdiği tepkilerden bazılarıdır. Gen etkinleşmesi sonucunda başka hücresel değişimler de olur, çünkü tepki veren genlerin protein ürünleri arasında enzimler ve transkripsiyon faktörleri de bulunur. Sinyal iletim kaskadı sonucu üretilen transkripsiyon faktörleri sonra başka genleri de etkinleştirebilirler. Dolayısıyla bir ilk uyaran, bir sürü başka genin ifadesini tetikleyebilir, bu da çeşitli sayıda karmaşık fizyolojik olayı harekete geçirebilir. Bu olaylara örnek olarak insülin uyarısı sonucu kandan glikoz alımı, ve bakteri ürünlerinin uyarısı sonucu nötrofillerin bir enfeksiyon bölgesine göç etmeleri sayılabilir. Bir uyaranın etkisiyle etkinleşen genler grubuna ve bunların etkinleşme sırasına "genetik program" denir.[23]

Çoğu memeli hücresi hem bölünmek için hem de hayatta kalabilmek için uyarılmaya gerek duyar. Büyüme faktörü uyarısı olmayınca programlı hücre ölümü meydana gelir. Bu tür hücre dışı uyarımlar, hem çok hücreli hem de tek hücreli canlılarda hücre davranışının kontrolü için gereklidir. Sinyal transdüksiyon yolları biyolojik süreçler için o kadar merkezî bir role sahiptir ki onların bozulması pek çok hastalığa yol açar.

Notlar
  1. Sugden D, Davidson K.; ve diğerleri. (2004). "Melatonin, melatonin receptors and melanophores: a moving story". Pigment Cell Res. 17 (5). ss. 454-460. PMID 15357831.
  2. Carpenter G, and Cohen S. (1990). "Epidermal growth factor". J. Biol. Chem. 265 (14). ss. 7709-7712. PMID 2186024.
  3. Ward M, and Marcey, D. http://www.callutheran.edu/BioDev/omm/fibro/fibro.htm Retrieved on 2007-03-06
  4. Schroder; ve diğerleri. (2004). "Interferon-γ an overview of signals, mechanisms and functions". Journal of Leukocyte Biology. Cilt 75. ss. 163-189. 3 Temmuz 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Mart 2007.
  5. Chung CW, Cooke RM; ve diğerleri. (1995). "The three-dimensional solution structure of RANTES". Biochemistry. 34 (29). ss. 9307-9314. PMID 7542919.
  6. Kistler J, Stroud RM; ve diğerleri. (1982). "Structure and function of an acetylcholine receptor". Biophys. J. 37 (1). ss. 371-383. PMID 7055628.
  7. Wiesmann, C. and de Vos, AM. (2001). "Nerve growth factor: structure and function". Cell Mol Life Sci. 58 (5-6). ss. 748-759. PMID 11437236.
  8. Goldstein, A. (1976). "Opioid peptides endorphins in pituitary and brain". Science. 193 (4258). ss. 1081-1086. PMID 959823.
  9. Kroeze WK, Kristiansen K, and Roth BL. (2002). "Molecular biology of serotonin receptors, structure and function at the molecular level". Curr Top Med Chem. 2 (6). ss. 507-528. PMID 12052191.
  10. Missale C, Nash SR.; ve diğerleri. (1998). "Dopamine receptors:from structure to function". Physiol. Rev. 78 (1). ss. 189-225. PMID 9457173.
  11. Adams TE, Epa, VC; ve diğerleri. (2000). "Structure and function of the type 1 insulin-like growth factor receptor". Cell Mol Life Sci. 57 (7). ss. 1050-1093. PMID 10961344.
  12. Roy AK and Chatterjee B. (1995). "Androgen action". Crit Rev Eukaryot Gene Expr. 5 (2). ss. 157-176. PMID 8845582.
  13. Small KM, McGraw DW and Liggett SB. (2003). "Pharmacology and physiology of human adrenergic receptor polymorphisms". Annu Rev Pharmacol Toxicol. Cilt 43. ss. 381-411. PMID 12540746.
  14. Burns ME and Arshavsky VY. (2005). "Beyond counting photons: trials and trends in vertebrate visual transduction". Neuron. 48 (3). ss. 387-401. PMID 16269358.
  15. Ronnett GV and Moon C. (2002). "G proteins and olfactory signal transduction". Annu Rev Physiol. Cilt 64. ss. 189-222. PMID 11826268.
  16. Wong GT, Gannon KS and Margolskee RF. (1996). "Transduction of bitter and sweet taste by gustducin". Nature. 381 (6585). ss. 796-800. PMID 8657284.
  17. Hanna MH, Nowicki JJ and Fatone MA (1984). "Extracellular cyclic AMP during development of the cellular slime mold Polysphondylium violaceum: comparison of accumulation in the wild type and an aggregation-defective mutant". J Bacteriol. 157 (2). ss. 345-349. PMID 215252.
  18. Sprague GF Jr. (1991). "Signal transduction in yeast mating: receptors, transcription factors, and the kinase connection". Trends Genet. 7 (11-12). ss. 393-398. PMID 1668192.
  19. Lalli E and Sassone-Corsi P (1994). "Signal transduction and gene regulation: the nuclear response to cAMP". j Biol Chem. 269 (26). ss. 17359-17362. PMID 8021233.
  20. Rosen O (1987). "After insulin binds". Science. 237 (4821). ss. 1452-1458. PMID 2442814.
  21. Guo D, Jia Q.; ve diğerleri. (1995). "Vascular endothelial cell growth factor promotes tyrosine phosphorylation of mediators of signal transduction that contain SH2 domains. Association with endothelial cell proliferation". J Biol Chem. 270 (12). ss. 6729-6733. PMID 7896817.
  22. Bornfeldt KE, Raines EW.; ve diğerleri. (1995). "Platelet-derived growth factor. Distinct signal transduction pathways associated with migration versus proliferation". Ann N Y Acad Sci. Cilt 766. ss. 416-430. PMID 7486687.
  23. Massague J and Gomis RR (2006). "The logic of TGFbeta signaling". FEBS Lett. 580 (12). ss. 2811-2820. PMID 16678165.

Genel kaynakça
Teknik olmayan kaynaklar
Teknik kaynaklar
  • Gomperts, Kramer, Tatham, "Signal Transduction", AP/Elsevier [2002], ISBN 0122896319. Reference book, for more information: http://www.cellbiol.net .
  • Gerhard Krauss, Biochemistry of Signal Transduction and Regulation, Wiley-VCH, 1999, ISBN 3-527-30378-2
  • John T. Hancock, Cell Signalling, Addison-Wesley, 1998 ISBN 0-582-31267-1

Dış bağlantılar
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.