Komórki mogą się ze sobą komunikować za pomocą sygnałów chemicznych – białek lub innych substancji. Komórka nadawcza uwalnia te związki chemiczne do przestrzeni międzykomórkowej, skąd mogą się przedostać w pobliże komórki docelowej. Sygnał chemiczny może zostać wysłany zarówno do komórki znajdującej się w sąsiedztwie nadawcy, jak również być transportowany na duże odległości, do komórek w odległych częściach ciała. To, na jaką komórkę zadziała dana cząsteczka sygnałowa, jest zależne od tego, czy ma ona specyficzny dla tej cząsteczki receptorreceptor metabotropowyreceptor. Komórka odpowie na przekazywaną informację tylko wtedy, gdy ligandligandligand połączy się z receptorem zakotwiczonym w jej błonie. Warto jednak pamiętać, że oprócz receptorów błonowych istnieją także receptory cytoplazmatyczne, w przypadku których specyficzne cząsteczki sygnałowe muszą najpierw przeniknąć przez barierę błony komórkowej.

Ra5d8aN1kCv58

Grafika przedstawia schemat działania cząsteczki sygnałowej. Komórka nadawcza wydziela cząsteczkę sygnałową (ligand) który łączy się z receptorem znajdującym się na powierzchni komórki docelowej, skutkując wywołaniem odpowiedzi. Komórka nie docelowa nie posiada receptorów odpowiednich dla wydzielanego ligandu, dlatego nie wywołują one w niej żadnej odpowiedzi.

Receptory sprzężone z białkiem Gbiałka Gbiałkiem G (GPCR) to duża rodzina receptorów metabotropowychreceptor metabotropowyreceptorów metabotropowych aktywowanych przez hormony i neurotransmitery, o podobnej budowie oraz mechanizmie działania. Pojedynczy receptor zbudowany jest z jednego łańcucha polipeptydowego, zakotwiczonego w błonie komórki. Na zewnątrz wystaje miejsce wiązania cząsteczki sygnałowej, którą może być hormon czy też neuroprzekaźnik, a od strony wnętrza komórki znajduje się miejsce wiązania białka G. Po związaniu receptora z odpowiednim ligandem dochodzi do aktywacji białka G, które z kolei aktywuje enzym prowadzący do wywołania odpowiedzi komórkowej. Do aktywacji białka G jest niezbędna wiążąca się z nim cząsteczka GTPGTPGTP. Receptory sprzężone z białkiem G biorą udział w wielu ważnych procesach fizjologicznych, takich jak odbieranie bodźców zmysłowych, regulacja działania autonomicznego układu nerwowego, neuroprzekaźnictwo, a także reakcje na zażycie substancji psychoaktywnych.

1. Dopóki receptor nie zwiąże się z ligandem, białko G związane jest z cząsteczką GDP i jest nieaktywne.

2. Po związaniu cząsteczki sygnałowej (liganda) do receptora zmienia on swoją konformację, co umożliwia związanie się z nim białka G, które odłącza GDPGDPGDP, a w jego miejsce przyłącza się GTP. W ten sposób białko G ulega aktywacji.

3. Aktywne białko G łączy się z odpowiednim enzymem, aktywując go, co umożliwia wywołanie odpowiedzi komórkowej.

4. Po odłączeniu się cząsteczki sygnałowej od receptora GTP ulega hydrolizie do GDP, przez co białko G traci swoją aktywność i wraca do stanu wyjściowego.

Receptorowe kinazy tyrozynowereceptorowe kinazy tyrozynoweReceptorowe kinazy tyrozynowe są dużą klasą receptorów katalitycznychreceptor katalitycznyreceptorów katalitycznych o aktywności enzymatycznej kinazkinazykinaz – katalizują przenoszenie grup fosforanowych z ATP na cząsteczki tyrozyny białka przekaźnikowego. Budowa receptora obejmuje zewnątrzkomórkowe miejsce wiązania liganda, część zakotwiczoną w błonie oraz wewnątrzkomórkowy ogon, zawierający cząsteczki tyrozyny. Receptor zyskuje swoją aktywność enzymatyczną dopiero po związaniu swoistego liganda, co w konsekwencji skutkuje autofosforylacją, a następnie fosforylacją innych białek (tzw. białek przekaźnikowych), co prowadzi do uruchomienia odpowiedzi komórkowej. Receptorowe kinazy tyrozynowe uczestniczą m.in. w przekazywaniu sygnałów związanych z regulacją cyklu komórkowego, a także procesami nowotworzenia. Mogą się wiązać z czynnikami wzrostuczynnik wzrostuczynnikami wzrostu, promującymi podziały komórek, gojenie się ran czy utrzymanie neuronów przy życiu.

1. Dopóki z receptorem nie zwiąże się cząsteczka sygnałowa (ligand), występuje on w formie niezależnych polipeptydów.

2. Przyłączenie cząsteczki sygnałowej skutkuje połączeniem się łańcuchów polipeptydowych z wytworzeniem dimeru.

3. Dimeryzacja aktywuje region kinazy tyrozynowej w obu monomerach, umożliwiając przenoszenie reszt fosforanowych z ATP na tyrozyny drugiego z monomerów. Proces ten nazywa się autofosforylacją.

4. Do ufosforylowanych tyrozyn aktywnego białka receptorowego przyłączają się nieaktywne białka przekaźnikowe, które ulegają fosforylacji a tym samym aktywacji wywołując specyficzną odpowiedź komórkową.

Kanały jonowe bramkowane ligandemkanał jonowy bramkowany ligandemKanały jonowe bramkowane ligandem to rodzaj receptorów jonotropowychreceptor jonotropowyreceptorów jonotropowych, które po przyłączeniu liganda są zdolne do zmiany konformacji, tworząc kanał dla różnych jonów. Tego typu receptory regulują przepływ jonów w poprzek błony komórkowej, co ma szczególne znaczenie w funkcjonowaniu komórek nerwowych przy przekazywaniu sygnału w synapsach.

1. Dopóki cząsteczka sygnałowa (ligand) nie przyłączy się do receptora, kanał pozostaje zamknięty dla jonów.

2. Po związaniu się liganda następuje otwarcie bramki, a swoiste jony mogą swobodnie przepływać przez kanał, prowadząc do wywołania odpowiedzi komórkowej.

3. Po odłączeniu liganda od receptora bramka ponownie się zamyka.

Słownik