Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Клеточная коммуникация - это способность клетки общаться с соседними клетками внутри организма . Этот термин в основном применим к многоклеточным организмам. Это явление относится к сфере передачи сигналов клетки . Клеточная коммуникация важна как для метаболического гомеостаза, так и для развития. Одна из важных функций клеточной коммуникации - направлять путь миграции клеток . [1]

Схема сотовой связи

Ячейки передают и принимают сигналы, полученные от других ячеек или окружающей среды, окружающей ячейку. Сигналы передаются через клеточную мембрану, чтобы вызвать ответ. Сигнал может пересекать саму мембрану или взаимодействовать с рецепторными белками, которые контактируют как внутри, так и снаружи клетки. Правильный рецептор должен присутствовать на поверхности клетки, чтобы иметь возможность реагировать на сигнал. Сигналы передаются от белка к белку, когда сигнал проходит через клеточную мембрану, попадая в клетку. Сигнал продолжает свой путь к месту назначения, будь то ядро или любые другие структуры или органеллы в клетке .

Когда эти сигналы передаются между белками, белки модифицируются, создавая сигнальный путь, который может вести к определенной части клетки или разветвляться, посылая сигнал в несколько частей клетки. Когда сигнал движется от каждого рецептора в белках, его можно усилить, превратив слабый сигнал в большой ответ, разделив и усилив сигнал. Сигнальный путь подобен тому, как бегуны-эстафеты работают вместе. Сигнал передается от рецептора одного белка к рецептору другого белка точно так же, как бегун-эстафет переключается от одного бегуна к другому. [2]

Белки направляют клеточный ответ, когда он достигает своего пункта назначения, чтобы начать изменять поведение клетки. Клетка может отвечать множеством способов, в зависимости от молекул, участвующих в передаче сигналов. Сигнал активирует фермент, который разбирает более крупную молекулу. Сигнал также может направлять везикулу для слияния с плазматической мембраной и высвобождения ее содержимого на внешней стороне клетки. Другой ответ, который может иметь клетка, - это сигнал, который заставляет молекулы актина собираться в нить, позволяя клетке изменять форму. Белок-носитель доставляет сигнал в ядерную пору, где он может войти в ядро ​​и повернуть ген.включен или выключен. Клетки могут ассимилировать множественные сигналы, и каждая клетка собирает многогранную комбинацию сигналов, которая требует, чтобы клетка отвечала, одновременно передавая разные сигналы через разные пути передачи сигналов. Клетка усваивает данные из сигнала множеству сигнальных путей для получения правильного ответа. [3]

Типы сотовой связи [ править ]

Один из способов взаимодействия ячеек друг с другом - процесс, называемый соединением ячеек. Соединение клеток может происходить во многих формах, но тремя основными формами соединения клеток являются щелевые соединения, плотные соединения и десмосомы. [4]

Щелевые соединения [ править ]

Щелевые соединения выполняют очень важную работу, заставляя образовывать трубку между двумя ячейками, позволяющую транспортировать ионы и воду. Трубки с щелевыми соединениями помогают клеткам передавать электрохимические сигналы от клетки к клетке. Электрохимические сигналы являются продуктом потенциалов действия, возникающих в нейронах и сердечных клетках. Без щелевых контактов у нас не было бы бьющегося сердца или функционирующей нервной системы.

Щелевые соединения, показывающие транспорт сигнальной молекулы между соседними клетками

Жесткие сигналы [ править ]

Жесткие сигналы - это примерно то, на что похож звук. Две ячейки прижаты друг к другу, напрямую соединяя мембраны двух ячеек, но содержимое ячейки не связано, так как между ячейками нет трубки. Этот тип клеточной связи имеет место, когда определенные жидкости должны содержаться в определенных частях тела, таких как кишечник, почки и мочевой пузырь. Это соединение образует водонепроницаемое уплотнение, не позволяющее жидкостям, содержащимся в этих органах, свободно циркулировать по телу.

Соединения десмосомных клеток [ править ]

Соединения клеток десмосом физически удерживают клетки вместе, но не позволяют клеткам передавать материалы друг другу, как в щелевых соединениях. Соединения десмосом соединяют клетку с нитевидным веществом, которое также соединяется с цитоскелетом, помогая в структурной поддержке клетки. Эти типы соединений встречаются в областях тела, которые подвергаются сильному стрессу, требуют большой гибкости и движения, таких как эпидермис и кишечник. Десмосомы содержат молекулы кадгеринов, которые также являются сигнальными рецепторами. Кадгерин одной клетки работает как рецептор кадгерина в соседней клетке. Кадгерин играет роль в контактном ингибировании [5]

Когда в ячейках нарушена связь [ править ]

Нарушение межклеточной коммуникации приводит ко многим формам заболеваний, а различные типы нарушений связи вызывают различные заболевания. Рассеянный склероз (РС) - это результат, когда сигнал теряется и не достигает своей цели. При РС защитная оболочка нервных клеток, обнаруженная в головном и спинном мозге, разрушается, влияя на нервные клетки, где они больше не могут посылать сигналы из одной части мозга в другую, что приводит к потере таких функций, как движение. Когда целевой рецептор полностью игнорирует сигнал, мы получаем диабет 1 и 2 типа.. При диабете 1 типа сигнал инсулина не может вырабатываться, тогда как при диабете 2 типа клетки утратили способность реагировать на сигналы, что приводит к аномально высокому и опасному уровню сахара в крови. [6] Инсульт приводит к выработке слишком большого количества сигналов, когда умирающие клетки мозга выделяют большое количество глутамата , убивая здоровые клетки мозга, что приводит к обширным повреждениям мозга. Глутамат - это молекула, отвечающая за многие функции мозга при производстве в низких концентрациях, но при производстве в высоких концентрациях он чрезвычайно токсичен. Эксайтотоксичность- это распространение высококонцентрированного глутамина, который убивает здоровые клетки мозга, не пострадавшие от инсульта. Множественные нарушения клеточной коммуникации приводят к неконтролируемому росту клеток. Когда происходит одно разрушение, клетка получает способность расти и делиться без сигнала, говорящего ей об этом. Клетка имеет способность активировать самоуничтожающуюся последовательность ( РНКи ), чтобы контролировать нерегулируемый рост клетки, но когда происходят множественные разрушения, клетка теряет способность к самоуничтожению, и клетка бесконтрольно делится, мутируя и создавая опухоль. Дальнейшая коммуникация клеток заставляет клетки крови расти внутри опухоли, делая ее больше, в то время как большее количество сигналов позволяет раковым клеткам распространяться по всему телу. [7]

РНК-интерференция [ править ]

Основная статья: РНК-интерференция

В клетках ДНК находится в ядре и никогда не уходит. ДНК в ядре транскрибируется тРНК , и транскрипция ДНК становится РНК . РНК (рибонуклеиновая кислота) покидает ядро, чтобы свободно перемещаться по цитоплазме , и содержит инструкции ДНК, которые жизненно важны для кодирования, декодирования, регуляции и экспрессии генов. Затем рибосомы принимают сообщения РНК и превращают их в белки, которые строят клетки. Когда вирус входит в клетку и вставляет свой код ДНК в ядро, он транскрибируется и высвобождается в клетку, чтобы рибосома превратила его в белок. Так возникают вирусные инфекции. Затем клетка взрывается из-за перепроизводства вируса., высвобождая его в организм, чтобы заразить все остальные найденные клетки. Предполагается, что в процессе эволюции клетки развили защитную систему, называемую РНК-интерференцией (РНКи), чтобы остановить производство белков, которые имеют подозрительные зеркальные сообщения РНК. Они уничтожают не только подозрительные сообщения, но и правильные сообщения, чтобы остановить создание этого сообщения. Это механизм самоуничтожения клетки, и каждая клетка, растение или животное, имеет РНКи: способ выключить производство определенного гена внутри белка. [8]

РНКи-терапия [ править ]

В настоящее время РНКи-терапия проходит испытания при лечении рака. Ученые пытаются использовать способность РНКи разрушать генетический код, который выражается в раковых клетках. [9]

Общение при раке [ править ]

Раковые клетки большую часть времени общаются через щелевые соединения, и белки, которые образуют эти щелевые соединения, известны как коннексины . Было показано, что эти коннексины подавляют раковые клетки, но это подавление - не единственное, чему способствует коннексин. Коннексины также могут способствовать прогрессированию опухоли; следовательно, это делает коннексины лишь условными супрессорами опухолей. [10] Однако эта взаимосвязь, которая соединяет клетки, делает распространение лекарств по системе гораздо более эффективным, поскольку небольшие молекулы могут проходить через щелевые соединения и распространять лекарство гораздо быстрее и эффективнее. [10] Идея о том, что усиление клеточной коммуникации или, точнее, коннексинов для подавления опухолей, была долгой и продолжающейся дискуссией [11] это подтверждается тем фактом, что при многих видах рака, включая рак печени, отсутствует клеточная связь, которая характерна для нормальных клеток.

Ссылки [ править ]

  1. ^ https://www.nature.com/scitable/topic/cell-communication-14122659/
  2. ^ "Внутренняя история сотовой связи" . learn.genetics.utah.edu . Проверено 12 ноября 2018 .
  3. ^ "Сотовая связь I" . projects.ncsu.edu . Проверено 12 ноября 2018 .
  4. ^ Cell Junctions , получено 12 ноября 2018 г.
  5. ^ Клеточная биология Полларда и др.
  6. ^ «Большая картина» . Большая картина . Проверено 12 ноября 2018 .
  7. ^ «Когда сотовая связь идет не так» . learn.genetics.utah.edu . Проверено 12 ноября 2018 .
  8. ^ FloatingJetsam (27.06.2013), Nova: RNAi , получено 12.11.2018
  9. ^ Мансури B, Sandoghchian Shotorbani S, Baradaran B (декабрь 2014). «РНК-интерференция и ее роль в терапии рака» . Расширенный фармацевтический бюллетень . 4 (4): 313–21. DOI : 10,5681 / apb.2014.046 . PMC 4137419 . PMID 25436185 .  
  10. ^ a b Naus CC, Laird DW (июнь 2010 г.). «Последствия и проблемы соединений коннексина для рака». Обзоры природы. Рак . 10 (6): 435–41. DOI : 10.1038 / nrc2841 . PMID 20495577 . 
  11. ^ Лёвенштейн WR, Кан Y (март 1966). «Межклеточная коммуникация и контроль роста тканей: отсутствие коммуникации между раковыми клетками». Природа . 209 (5029): 1248–9. DOI : 10.1038 / 2091248a0 . PMID 5956321 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • "Внутренняя история сотовой связи". learn.genetics.utah.edu . Проверено 20 октября 2018.
  • «Когда сотовая связь идет не так». learn.genetics.utah.edu . Проверено 24 октября 2018.