Signaalinsiirto
Biologiassa signaalinsiirto on solumekanismi. Se muuttaa ärsykkeen solun vasteeksi. Tässä prosessissa on kaksi vaihetta:
- Signaalimolekyyli kiinnittyy solukalvolla olevaan reseptoriproteiiniin.
- Toinen lähettiläs välittää signaalin soluun, ja solussa tapahtuu muutos.
Signaalinsiirto alkaa siis signaalista solureseptorille ja päättyy solun toiminnan muuttumiseen. Kummassakin vaiheessa signaali voi vahvistua. Yksi signaalimolekyyli voi siis aiheuttaa monia vasteita.
Reseptorit ovat solukalvolla, ja osa reseptorista on solun ulkopuolella ja osa solun sisällä. Kemiallinen signaali sitoutuu reseptorin ulompaan osaan ja muuttaa sen muotoa. Tämä aiheuttaa toisen signaalin solun sisällä. Jotkin kemialliset viestimet, kuten testosteroni, voivat kulkea solukalvon läpi ja sitoutua suoraan sytoplasmassa tai ytimessä oleviin reseptoreihin.
Joskus solun sisällä on signaalien kaskadi. Kaskadin jokaisella askeleella signaali voi vahvistua, joten pieni signaali voi johtaa suureen vasteeseen. Lopulta signaali saa aikaan muutoksen solussa, joko DNA:n ilmentymisessä ytimessä tai entsyymien aktiivisuudessa sytoplasmassa.
Useimmiten kyse on solun sisällä tapahtuvien biokemiallisten reaktioiden järjestäytyneistä sarjoista. Entsyymit suorittavat ne ja ne ovat yhteydessä toisiinsa toisiolähettien välityksellä. Näin syntyy "second messenger pathway". Nämä asiat tapahtuvat yleensä nopeasti, joskus hyvin nopeasti. Ne voivat kestää millisekunneista (ionivirran tapauksessa) päiviin geenien ilmentymisessä.
Prosessiin osallistuvien proteiinien ja muiden molekyylien määrä kasvaa prosessin aikana. Näin syntyy "signaalikaskadi", ja suhteellisen pieni ärsyke voi aiheuttaa suuren vasteen.
Bakteereissa ja muissa yksisoluisissa eliöissä solun transduktioprosessit rajoittavat niiden tapojen määrää, joilla se voi reagoida ympäristöönsä. Monisoluisissa eliöissä yksittäisten solujen käyttäytymisen koordinointiin käytetään paljon erilaisia signaalinsiirtoprosesseja. Tällä tavoin organisoidaan koko organismin toiminta. Mitä monimutkaisempi organismi on, sitä monimutkaisempi signaalinsiirtoprosessien repertuaari organismilla on oltava.
Sekä ulkoisen että sisäisen ympäristön havaitseminen solutasolla perustuu siis signaalinsiirtoon. Monet sairaudet, kuten diabetes, sydänsairaudet, autoimmuniteetti ja syöpä, johtuvat signaalinsiirtoreittien puutteista. Tämä korostaa signaalinsiirron ratkaisevaa merkitystä biologiassa ja lääketieteessä.
Nämä solujen väliset viestintäjärjestelmät ovat erittäin vanhoja, ja niitä on kaikissa metazooissa.
Näyttää kaikki signaalinsiirtoreitit.
Signaalinsiirtoreitit
Ulkoiset reaktiot ja sisäiset reaktiot signaalinsiirtoa varten
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on signaalinsiirto?
V: Signaalin transduktio on solumekanismi, joka muuttaa ärsykkeen solun vasteeksi.
K: Mitkä ovat signaalin transduktion kaksi vaihetta?
V: Signaalinsiirron kaksi vaihetta ovat (1) kun signaalimolekyyli kiinnittyy solukalvolla olevaan reseptoriproteiiniin ja (2) kun toinen viestinvälittäjä välittää signaalin soluun, jolloin solussa tapahtuu muutos.
Kysymys: Miten signaalit voivat vahvistua kummassakin signaalinsiirron vaiheessa?
V: Signaaleja voidaan vahvistaa signaalinsiirron kummassakin vaiheessa siten, että yksi signaalimolekyyli aiheuttaa useita vasteita.
K: Missä reseptorit sijaitsevat soluissa?
V: Reseptorit sijaitsevat solukalvolla, ja osa reseptorista on solun ulkopuolella ja osa solun sisällä.
K: Miten kemiallinen signalointi toimii soluissa?
V: Kemiallinen signalointi toimii solujen sisällä sitoutumalla kalvon ulkoisessa osassa oleviin reseptoreihin, jotka aiheuttavat toisen signaalin solun sisällä. Joissakin tapauksissa solun sisällä voi olla signaalien kaskadi, joka vahvistaa pienet signaalit suuriksi vasteiksi. Lopulta tämä aiheuttaa muutoksia geenien ilmentymisessä tai entsyymiaktiivisuudessa soluissa.
K: Miten nämä prosessit tapahtuvat yleensä nopeasti?
V: Nämä prosessit tapahtuvat yleensä nopeasti, koska ne voivat kestää millisekunneista (ionivirtatapauksissa) päiviin geeniekspression osalta.
K: Miksi on tärkeää ymmärtää, miten signaalinsiirto toimii?
V: On tärkeää ymmärtää, miten signaalitransduktio toimii, koska monet sairausprosessit, kuten diabetes, sydänsairaudet, autoimmuniteetti ja syöpä, johtuvat vioista näissä reiteissä. Lisäksi näiden järjestelmien ymmärtäminen auttaa koordinoimaan yksittäisten solujen välistä käyttäytymistä, jotta organismit voivat toimia kokonaisina yksikköinä.
