셀 시그널링

Cell signaling

생물학에서 시그널링(영어로 시그널링) 또는 셀커뮤니케이션(cell signaling)은 환경 및 자신과 [1][2][3]함께 신호를 수신, 처리 및 전송하는 셀의 능력입니다.세포신호는 원핵생물[4]진핵생물모든 세포생물의 기본적인 특성이다.세포 외부에서 발생하는 신호(또는 세포 외 신호)는 기계적 압력, 전압, 온도, 빛 또는 화학적 신호(예: 작은 분자, 펩타이드 또는 가스)와 같은 물리적 매개체가 될 수 있습니다.화학 신호는 소수성 또는 친수성일 수 있습니다.세포신호는 단거리 또는 장거리에 걸쳐 발생할 수 있으며, 그 결과 오토크린, 박스타크린, 인트라크린, 파라크린 또는 내분비로 분류될 수 있습니다.시그널링 분자는 다양한 생합성 경로에서 합성될 수 있으며 수동적 또는 능동적 운반을 통해 방출될 수 있으며, 심지어 세포 손상으로부터도 방출될 수 있다.

수용체는 화학적 신호나 물리적 자극을 감지할 수 있기 때문에 세포 신호 전달에 중요한 역할을 한다.수용체는 일반적으로 세포질, 세포기관, 핵과 같은 세포 표면이나 세포 내부에 위치한 단백질이다.세포 표면 수용체는 보통 세포 외 신호(또는 리간드)와 결합하며, 이는 수용체가 효소 활동을 시작하거나 이온 채널 활동을 열거나 닫게 하는 구조 변화를 일으킨다.일부 수용체는 효소 또는 채널 유사 도메인을 포함하지 않고 효소 또는 전달체와 연결된다. 수용체와 같은 다른 수용체들은 DNA 결합 특성을 변화시키고 핵에 대한 세포 위치 결정과 같은 다른 메커니즘을 가지고 있다.

신호 변환은 신호를 화학적 신호로 변환(또는 변환)하는 것으로 시작됩니다. 화학적 신호 변환은 이온 채널(리간드 게이트 이온 채널)을 직접 활성화하거나 셀을 통해 신호를 전파하는 두 번째 메신저 시스템 캐스케이드를 시작할 수 있습니다.두 번째 메신저 시스템은 신호를 증폭시킬 수 있으며, 몇 개의 수용체를 활성화하면 여러 개의 두 번째 메신저가 활성화되어 초기 신호(첫 번째 메신저)를 증폭시킬 수 있다.이러한 신호 전달 경로의 하류 효과는 단백질 분해 분해, 인산화, 메틸화유비퀴티닐화와 같은 추가적인 효소 활동을 포함할 수 있다.

각 세포는 특정 세포외 신호 [5]분자에 반응하도록 프로그램되어 있으며, 발달, 조직 복구, 면역 및 항상성의 기초가 된다.신호 상호작용의 오류는 암, 자가면역, [6][7][8][9]당뇨병같은 질병을 유발할 수 있습니다.

분류학적 범위

박테리아와 같은 많은 작은 유기체에서, 쿼럼 감지는 개체 수가 충분히 많을 때만 개인이 활동을 시작할 수 있게 한다.세포 사이의 이러한 신호는 개체군이 충분히 [10]밀집해 있을 때 빛을 내는 해양 박테리아 Aliivibrio fischeri에서 처음 관찰되었다.그 메커니즘은 신호 분자의 생산과 검출, 그리고 반응하는 유전자 전사의 조절을 포함한다.쿼럼 감지는 그램 양성 박테리아와 그램 음성 박테리아 모두에서,[11] 그리고 종내와 종간에서 모두 작용합니다.

슬라임 곰팡이에서, 아메배라고 알려진 개별 세포들은 함께 모여 결실체를 형성하고, 결국, 원래는 아크라신이라는 화학 신호의 영향을 받아 포자를 형성합니다.개체는 화학적 구배(chemotaxis)에 의해 이동한다. 즉, 화학적 구배(chemical gradient)에 이끌린다.어떤 종들은 신호로 고리형 AMP를 사용하고, 폴리스폰딜륨 비올라세움과 같은 다른 종들은 다른 분자들을 사용합니다. 그 경우 N-프로피오닐-감마-L-글루타밀-L-오르니틴-델타-락탐 에스테르는 [12]글로린이라는 별명을 가지고 있습니다.

식물과 동물에서 세포 사이의 신호 전달은 세포외 공간으로 방출되어 파라크린 신호 전달(단거리)과 내분비 신호 전달(장거리 신호)로 나뉘거나 직접 접촉(예: 노치 신호)[13]으로 알려져 있다.자동분비신호는 분비세포가 분비된 신호분자에 [14]반응하는 능력을 갖는 파라크린 신호전달의 특별한 경우이다.시냅스 시그널링은 뉴런과 표적 세포 사이의 파라크린 시그널링(화학 시냅스용) 또는 젝스타크린 시그널링(전기 시냅스용)의 특별한 경우입니다.

세포외 신호

통합 및 릴리스

다양한 유형의 세포외 신호 전달

많은 세포 신호는 한 세포에 의해 방출되어 다른 세포와 접촉하기 위해 움직이는 분자에 의해 운반된다.시그널링 분자지질, 인지질, 아미노산, 모노아민, 단백질, 당단백질, 가스 등 여러 가지 화학적 종류에 속할 수 있습니다.표면 수용체와 결합하는 신호 분자는 일반적으로 크고 친수성(예: TRH, 바소프레신, 아세틸콜린)인 반면, 세포에 들어가는 신호 분자는 일반적으로 작고 소수성(예: 글루코콜티코이드, 갑상선 호르몬, 콜레칼시페롤, 레티노인산)이지만, 두 가지 모두에 대한 중요한 예외는 많고, 동일한 분자는 둘 다 서를 통해 작용할 수 있다.수용체와 대면하거나 다른 [14]효과에 대해 체내 방식으로 대면한다.동물 세포에서, 특화된 세포는 이러한 호르몬을 방출하고 순환계를 통해 신체의 다른 부분으로 보낸다.그리고 나서 그들은 호르몬을 인식하고 반응하여 결과를 낼 수 있는 표적 세포에 도달한다.이것은 내분비 신호로도 알려져 있다.식물 성장 조절제, 즉 식물 호르몬은 세포를 통과하거나 그들의 목표에 [15]도달하기 위해 기체로서 공기를 통해 확산함으로써 움직인다.황화수소는 인체의 일부 세포에 의해 소량 생성되며 많은 생물학적 신호 기능을 가지고 있다.현재 인체의 신호 분자로 작용하는 것은 산화질소[16]일산화탄소 두 가지뿐이다.

외세포증

엑소사이토시스는 세포가 신경전달물질과 단백질과 같은 분자를 세포 밖으로 운반하는 과정이다.능동적인 운송 메커니즘으로서, 세포외이식은 물질을 운반하기 위해 에너지를 사용해야 한다.엑소사이토시스와 그 상대물인 엔도사이토시스는 모든 세포에 의해 사용된다. 왜냐하면 그들에게 중요한 대부분의 화학 물질들은 수동적인 수단으로 세포막의 소수성 부분을 통과할 수 없는 극성 분자이기 때문이다.엑소사이토시스는 많은 양의 분자가 방출되는 과정이다. 따라서 그것은 대량 수송의 한 형태이다.엑소사이토시스는 포로솜이라 불리는 세포 혈장막의 분비문구를 통해 발생한다.뽀로솜은 세포 플라즈마 막에서 영구 컵 모양의 리포단백질 구조이며, 세포에서 혈관 내 내용물을 방출하기 위해 분비성 소포가 일시적으로 도킹 및 융합합니다.

세포외증에서 막결합 분비성 소포세포막으로 운반되어 세포막에서 도킹 및 융합되고 그 내용물(즉 수용성 분자)이 세포외 환경으로 분비된다.분비물은 소포가 일시적으로 혈장막과 결합하기 때문에 가능하다.신경 전달의 맥락에서, 신경 전달 물질은 전형적으로 시냅스 소포에서 세포 외이식을 통해 시냅스 틈으로 방출됩니다; 하지만, 신경 전달 물질 또한 막 수송 단백질을 통해 역수송을 통해 방출될 수 있습니다.

오토크라인

autocrine 시그널링과 paracrine 시그널링의 차이

자동분비신호는 같은 세포에 있는 자동분비 수용체에 결합하는 호르몬이나 화학 메신저(자동분비제라고 불린다)를 분비하는 세포를 포함하며, 세포 [17]자체의 변화를 이끈다.이것은 파라크린 시그널링, 인트라크린 시그널링 또는 고전적인 내분비 시그널링과 대조될 수 있습니다.

파라크린

파라크린 신호 전달에서, 세포는 주변 세포의 변화를 유도하는 신호를 생성하며, 이러한 세포들의 행동을 변화시킨다.파라크린 인자로 알려진 시그널링 분자는 내분비 인자에 의한 세포 시그널링, 순환계를 통해 상당히 긴 거리를 이동하는 호르몬, 그리고 자동분비 시그널링과 대조적으로 비교적 짧은 거리에 확산됩니다.파라크린 인자를 생성하는 세포는 그들을 세포외 환경에 바로 분비한다.인자는 받은 인자의 구배가 결과를 결정하는 인근 셀로 이동합니다.그러나 파라크린 요인이 이동할 수 있는 정확한 거리는 확실하지 않습니다.

레티노산 등의 파라크린 신호는 방출 [18]세포 근처의 세포만을 대상으로 한다.신경전달물질은 파라크린 신호의 또 다른 예를 나타냅니다.

어떤 신호 분자는 호르몬과 신경전달물질의 역할을 모두 할 수 있다.예를 들어 에피네프린노르에피네프린부신에서 방출될 때 호르몬으로 기능할 수 있으며 혈류를 통해 심장으로 운반된다.노르에피네프린은 또한 [19]뇌 내에서 신경전달물질로 기능하기 위해 뉴런에 의해 생성될 수 있다.에스트로겐난소에서 방출되어 호르몬으로 기능하거나 파라크린이나 자동분비 [20]신호를 통해 국소적으로 작용합니다.

파라크린 시그널링은 유도 세포에서 다양한 반응을 유도하지만, 대부분의 파라크린 인자는 상대적으로 간소화된 수용체와 경로 세트를 이용한다.사실, 의 다른 기관들은 심지어 다른 종들 사이에서도 다른 [21]발달에서 유사한 일련의 파라크린 인자를 사용하는 것으로 알려져 있습니다.고도로 보존된 수용체와 경로는 유사한 구조를 기반으로 섬유아세포 성장인자(FGF) 패밀리, 헤지호그 패밀리, Wnt 패밀리, TGF-β 슈퍼 패밀리 등 4개의 주요 패밀리로 구성될 수 있다.파라크린 인자가 각각의 수용체에 결합하면 신호 전달 캐스케이드가 시작되어 다른 반응을 도출한다.

내분비

내분비 신호는 호르몬이라고 불린다.호르몬은 내분비세포에 의해 생성되며 혈액을 통해 몸의 모든 부분에 도달한다.특정 호르몬에 반응할 수 있는 세포만 있다면 신호전달의 특이성을 제어할 수 있다.내분비 신호 전달은 먼 곳의 표적 장기를 조절하면서 유기체내부 분비선에 의해 직접적으로 순환계로 호르몬이 방출되는 것을 포함한다.척추동물에서 시상하부는 모든 내분비계의 신경 조절 중추이다.인간의 주요 내분비선갑상선부신이다.내분비계와 그 장애에 대한 연구는 내분비학으로 알려져 있다.

욱스타크린

Juxtacrine 시그널링은 다세포 유기체의 세포-세포 또는 세포-세포 외 매트릭스 시그널링의 일종으로 긴밀한 접촉을 필요로 한다.다음 세 가지 유형이 있습니다.

  1. 막배위자(단백질, 올리고당, 지질)와 인접한 두 세포막단백질이 상호작용한다.
  2. 통신 접합부는 인접한 두 세포의 세포 내 구획을 연결함으로써 비교적 작은 분자의 통과를 가능하게 한다.
  3. 세포외 기질 당단백질과 막단백질이 상호작용한다.

또, 박테리아등의 단세포 생물에서, juxtacrine 시그널링은 막접촉에 의한 상호작용을 의미한다.Juxtacrine 시그널링은 면역 반응에 중요한 역할을 하는 일부 성장인자, 사이토카인 및 케모카인 세포 신호에서 관찰되었습니다.

수용체

경막수용체 작동원리

세포는 수용체로 알려진 단백질의 종류를 통해 이웃으로부터 정보를 받는다.수용체는 일부 분자(리간드)와 결합하거나 빛, 기계적 온도, 압력 등과 같은 물리적 물질과 상호작용할 수 있습니다.수신은 표적 세포(신호 분자에 특이적인 수용체 단백질을 가진 세포)가 세포 표면의 수용체 단백질에 결합하거나 세포 내부에서 일단 신호 분자가 세포 내 수용체, 다른 요소에 결합하거나 자극하여 보통 수용성 분자의 형태로 신호를 검출할 때 발생합니다.nzyme 활성(예: 가스)을 나타냅니다.

시그널링 분자는 세포표면수용체에 대한 리간드로서 표적세포와 상호작용하거나/또는 세포내 시그널링을 위해 세포막 또는 세포내로의 침입에 의해 상호작용한다.이는 일반적으로 두 번째 메신저가 활성화되어 다양한 생리적인 효과를 가져온다.많은 포유동물에서, 초기 배아 세포[22]자궁의 세포와 신호를 교환한다.인간의 위장관에서 박테리아는 서로, 그리고 인간의 상피 세포와 면역 체계 [23]세포와 신호를 교환한다.짝짓기 효모 사카로미세스 세레비시아에 대해, 일부 세포는 그들의 환경으로 펩타이드 신호(연애인자 페로몬)를 보낸다.결합인자 펩타이드는 다른 효모세포의 세포 표면 수용체에 결합하여 [24]결합을 준비하도록 유도할 수 있다.

세포표면수용체

세포 표면 수용체는 단세포와 다세포 유기체의 생물학적 시스템에 필수적인 역할을 하며, 이러한 단백질의 오작동이나 손상은 암, 심장병, 그리고 [25]천식과 관련이 있다.이 막 통과 수용체들은 특정 배위자가 세포에 결합할 때 형태를 바꾸기 때문에 세포 외부에서 내부로 정보를 전달할 수 있다.크게 세 가지 유형이 있습니다. 이온 채널 연결 수용체, G 단백질 결합 수용체 및 효소 연결 수용체.

이온 채널 연결 수용체

아미노 말단, 리간드 결합 및 막 통과 도메인을 나타내는 글루탐산 길항제와의 결합 AMPA 수용체 PDB 3KG2

이온채널 연결수용체는 Na, K+, Ca2+ 및/또는 Cl + 이온이 신경전달물질 [26][27][28]등의 화학적 메신저(즉 배위자)의 결합에 반응하여 막을 통과할 수 있도록 개방되는 트랜스막 이온채널 단백질의 그룹이다.

시냅스 전 뉴런이 흥분하면 소포에서 시냅스 틈으로 신경전달물질을 방출한다.신경전달물질은 시냅스 후 뉴런에 위치한 수용체에 결합한다.이러한 수용체가 리간드 게이트 이온 채널일 경우, 그 결과로 나타나는 구조 변화는 이온 채널을 열어 세포막을 가로질러 이온의 흐름을 이끈다.이는 결국 흥분성 수용체 반응에 대한 탈분극 또는 억제 반응에 대한 과분극으로 귀결된다.

이러한 수용체 단백질은 전형적으로 적어도 두 개의 다른 도메인으로 구성되어 있다. 이온 기공을 포함하는 트랜스막 도메인과 리간드 결합 위치(알로스테릭 결합 부위)를 포함하는 세포 외 도메인이다.이러한 모듈화는 단백질의 구조를 찾는 '분할 및 정복' 접근법을 가능하게 했다(각 도메인을 개별적으로 결정).시냅스에 위치한 그러한 수용체의 기능은 시냅스 전 방출된 신경전달물질의 화학신호를 직접적이고 매우 빠르게 시냅스 후 전기신호로 변환하는 것이다.많은 LICs는 알로스테릭 배위자, 채널 차단제, 이온 또는 막 전위의해 추가로 조절됩니다.LIC는 진화 관계가 없는 세 개의 슈퍼 패밀리, 즉 cys-loop 수용체, 이온 자극성 글루탐산 수용체 및 ATP 게이트 채널로 분류됩니다.

G단백질결합수용체

혈장막 내의 G단백질결합수용체.

G단백질 결합 수용체는 세포 외부의 분자를 감지하고 세포 반응을 활성화하는 세포 표면 수용체진화적으로 관련된 단백질의 큰 그룹이다.G단백질과 결합하는 그것들은 세포막을 [29]7번 통과하기 때문에 7개의 막 통과 수용체라고 불린다.리간드는 세포 외 N 말단 및 루프(예: 글루탐산 수용체) 또는 막 통과 나선(Rodopsin-like family) 내의 결합 부위에 결합할 수 있다.이들은 모두 작용제에 의해 활성화되지만 빈 수용체의 자발적 자동 활성화도 [29]관찰될 수 있다.

G단백질 결합 수용체는 효모, choanoflagellate [30]및 동물을 포함진핵생물에서만 발견된다.이러한 수용체를 결합하고 활성화하는 리간드는 빛에 민감한 화합물, 냄새, 페로몬, 호르몬, 신경전달물질 등을 포함하며 작은 분자, 펩타이드, 큰 단백질에 이르기까지 크기가 다양하다.G단백질결합수용체는 많은 질병과 관련되어 있다.

G 단백질 결합 수용체와 관련된 주요 신호 전달 경로는 cAMP 신호 경로와 포스파티딜이노시톨 신호 [31]경로 두 가지가 있다.배위자가 GPCR에 결합하면 GPCR의 배위변화를 일으켜 구아닌 뉴클레오티드 교환인자(GEF)로 작용할 수 있다.GPCR은 G단백질에 결합된 GDPGTP와 교환함으로써 관련 G단백질을 활성화시킬 수 있다.결합된 GTP와 함께 G 단백질의 α 서브유닛은 β 서브유닛 및 β 서브유닛에서 분리되어 세포 내 시그널링 단백질 또는 α 서브유닛(Gαs, Gαi/o, Gαq/11α12/13)[32]: 1160 에 따라 직접적으로 기능성 단백질을 대상으로 할 수 있다.

G단백질 결합 수용체는 중요한 약물 대상이며, FDA(Food and Drug Administration)가 승인한 약물의 약 34%[33]가 이 가족의 108개 구성원을 대상으로 한다.이들 약품의 전 세계 매출액은 [33]2018년 기준으로 1800억 달러(약 1조8000억 원)로 추산된다.GPCR은 주로 정신, 대사, 바이러스 감염을 포함한 면역학, 심혈관, 염증, 감각 장애 및 암과 같은 많은 질병과 관련된 신호 경로에 관여하기 때문에 현재 시판 중인 약의 약 50%가 대상인 것으로 추정된다.GPCRs와 많은 내인성 및 외인성 물질 사이의 연관성이 오래 전에 발견되어 진통증을 일으키는 것은 제약 연구의 [29]또 다른 역동적으로 발전하는 분야이다.

효소결합수용체

VEGF 수용체는 효소 결합 수용체, 특히 티로신 키나아제 수용체이다.

효소결합수용체(또는 촉매수용체)는 세포외배위자에 의해 활성화되면 세포내측에서 [34]효소활성을 일으키는 트랜스막수용체이다.따라서 촉매수용체는 효소,[35] 촉매수용체 기능을 모두 가진 일체형 막단백질이다.

그들은 두 개의 중요한 도메인, 즉 세포외 리간드 결합 도메인과 촉매 기능을 가진 세포내 도메인, 그리고 단일 막 통과 나선을 가지고 있다.시그널링 분자는 세포 외부에 있는 수용체에 결합하고 세포 내부의 수용체에 위치한 촉매 기능에 구조 변화를 일으킨다.효소 활성의 예는 다음과 같습니다.

세포내 수용체

스테로이드 호르몬 수용체

스테로이드 호르몬 수용체는 , 세포질, 그리고 표적 세포의 혈장막에서 발견됩니다.그들은 일반적으로 세포 내 수용체이며(일반적으로 세포질 또는 핵) 몇 시간에서 며칠 동안 유전자 발현에 변화를 일으키는 스테로이드 호르몬에 대한 신호 전달을 시작합니다.가장 잘 연구된 스테로이드 호르몬 수용체는 에스트로겐 수용체(그룹 NR3A)[37]와 3-케토스테로이드 수용체(그룹 NR3C)[38]를 포함하는 핵수용체 서브 패밀리 3(NR3)의 구성원이다.핵수용체 외에 여러 G단백질결합수용체이온채널이 특정 스테로이드 호르몬에 대한 세포표면수용체로 작용한다.

신호 전달 경로

신호 분자에 결합할 때, 수용체 단백질은 어떤 방식으로 변화하고 변환 과정을 시작합니다. 이것은 단일 단계에서 또는 다른 분자의 연속적인 변화로서 발생할 수 있습니다(신호 전달 경로라고 불립니다).이러한 경로를 구성하는 분자는 릴레이 분자로 알려져 있습니다.전달 단계의 다단계 과정은 종종 인산염 그룹의 추가 또는 제거에 의한 단백질의 활성화 또는 메신저 역할을 할 수 있는 다른 작은 분자 또는 이온의 방출로 구성됩니다.신호의 증폭은 이 다단계 시퀀스의 이점 중 하나입니다.다른 이점에는 단순한 시스템보다 더 많은 규제 기회와 단세포 [15]및 다세포 유기체 모두에서 반응의 미세 조정이 포함된다.

경우에 따라서는 리셉터와의 리간드 결합에 의한 리셉터 활성화는 리간드에 대한 세포의 반응에 직접 결합된다.예를 들어 신경전달물질 GABA는 이온채널의 일부인 세포표면수용체를 활성화시킬 수 있다.뉴런의 GABAA 수용체에 결합하는 GABA는 수용체의 일부인 염화물 선택 이온 채널을 연다.GABAA 수용체 활성화는 음전하를 띤 염화 이온이 뉴런으로 이동하도록 허용하고, 이것은 활동 전위를 생성하는 뉴런의 능력을 억제합니다.그러나 많은 세포 표면 수용체에서 리간드-수용체 상호작용은 세포의 반응과 직접적으로 관련이 없다.활성화된 수용체는 세포 행동에 대한 배위자의 궁극적인 생리적인 효과가 생성되기 전에 먼저 세포 내부의 다른 단백질과 상호작용해야 한다.종종, 여러 상호작용하는 세포 단백질의 사슬의 행동은 수용체 활성화에 따라 변화된다.수용체 활성화에 의해 유도되는 세포 변화의 전체 세트를 신호 전달 메커니즘 또는 [39]경로라고 합니다.

신호 전달 경로의 주요 구성 요소(표시된 MAPK/ERK 경로)

보다 복잡한 신호 전달 경로는 MAPK/ERK 경로로, 외부 신호에 의해 유도되는 세포 내부의 단백질-단백질 상호작용의 변화를 수반한다.많은 성장 인자는 세포 표면의 수용체에 결합하고 세포 주기가 진행되어 분열하도록 세포를 자극합니다.이 수용체들 중 일부는 리간드에 결합할 때 자신과 다른 단백질들을 인산화하기 시작하는 키나아제이다.이러한 인산화 작용은 다른 단백질에 대한 결합 부위를 생성하여 단백질-단백질 상호작용을 유도할 수 있다.이 경우 리간드(표피성장인자, EGF)는 수용체(EGFR)에 결합합니다.이것은 수용체가 스스로 인산화되도록 활성화시킨다.인산화 수용체는 어댑터 단백질(GRB2)에 결합하며, 이 단백질은 신호를 더욱 다운스트림 신호 과정에 결합합니다.예를 들어 활성화되는 신호 전달 경로 중 하나는 마이트젠 활성화 단백질 키나제(MAPK) 경로라고 불린다.경로에서 "MAPK"로 표시된 신호 전달 성분은 원래 "ERK"로 불렸으므로 경로를 MAPK/ERK 경로라고 한다.MAPK 단백질은 효소이며, 전사인자 MYC와 같은 표적 단백질에 인산염을 부착할 수 있고, 따라서 유전자 전사와 궁극적으로 세포 주기 진행을 바꿀 수 있다.많은 세포 단백질은 이 신호 전달 [citation needed]경로를 시작하는 성장인자 수용체(EGFR 등)의 하류에 활성화된다.

일부 신호 전달 경로는 세포에 의해 수신되는 신호 양에 따라 다르게 반응합니다.예를 들어, 고슴도치 단백질은 존재하는 [citation needed]고슴도치 단백질의 양에 따라 다른 유전자를 활성화한다.

복잡한 다성분 신호 변환 경로는 피드백, 신호 증폭 및 여러 신호와 신호 [citation needed]경로 사이의 한 셀 내부의 상호작용 기회를 제공합니다.

특정 세포반응은 세포신호의 마지막 단계에서 변환된 신호의 결과이다.이 반응은 본질적으로 신체에 존재하는 모든 세포 활동일 수 있습니다.그것은 세포골격의 재배치를 촉진하거나 효소에 의한 촉매작용으로도 촉진할 수 있다.세포신호의 이 세 단계는 모두 적절한 세포들이 적절한 시간에, 그리고 유기체 내에서 다른 세포들과 그들의 기능들과 동기화되어 행동하고 있음을 보증합니다.마지막으로, 신호 경로의 끝은 세포 활성의 조절로 이어진다.이 반응은 세포핵이나 세포질에서 일어날 수 있다.대부분의 시그널링 경로는 핵에서 특정 유전자를 켜고 끄는 것으로 단백질 합성을 제어한다.[40]

박테리아와 같은 단세포 유기체에서 시그널링은 휴면 상태에서 동료를 활성화하고, 독성을 높이고, 박테리오파지를 방어하기 위해 사용될 수 있습니다.[41]사회적 곤충에서도 볼 수 있는 쿼럼 감지에서 개별 신호의 다양성은 양의 피드백 루프를 만들어 조정된 응답을 생성할 수 있습니다.이러한 맥락에서 신호 분자는 자동 [42][43][44]인듀서라고 불립니다.이 신호 메커니즘은 단세포 [42][45]생물에서 다세포 생물로의 진화에 관여했을지도 모른다.박테리아는 [46]또한 그들의 성장을 제한하기 위해 접촉의존적 신호를 사용한다.

다세포 유기체에 의해 사용되는 신호 분자는 종종 페로몬이라고 불린다.그들은 위험에 대한 경고, 식량 공급 또는 [47]번식을 돕는 것과 같은 목적을 가질 수 있다.

단기 세포 반응

(수용체 패밀리에 근거해) 단시간 세포반응을 일으키는 몇 가지 신호경로에 대한 간단한 설명
리셉터 패밀리 리간드/활성제의 예(Bracket: 리셉터) 이펙터의 예 한층 더 다운스트림 효과
리간드 게이트 이온 채널 아세틸콜린
(니코틴성 아세틸콜린 수용체 등)
막투과율 변화 막전위 변화
7나선 수용체 라이트(Rodopsin),
도파민(도파민 수용체),
GABA(GABA 수용체),
프로스타글란딘(프로스타글란딘 수용체) 등
삼량체 G단백질 아데닐레이트 사이클라아제
cGMP 포스포디에스테라아제
G단백질 게이트 이온 채널 등
2개의 컴포넌트 다양한 액티베이션 히스티딘인산화효소 Response Regulator - 편모 운동, 유전자 발현
막관릴사이클라아제 심방 나트륨 요법 펩타이드
성게알펩타이드 등
cGMP 키나제 및 채널 규제 - 다양한 조치
세포질관닐환원효소 산화질소(산화질소 수용체) cGMP cGMP 게이트 채널, 키나제 규제
인테그린 피브로넥틴, 기타 세포외 매트릭스 단백질 비수용체티로신인산화효소 다양한 대응

를 클릭합니다.[48][49]

유전자 활성 조절

세포 반응으로 이어지는 신호 전달 경로
유전자 활성을 제어하는 일부 신호 경로(수용체 패밀리 기준)의 간략한 개요
프리즈드(특수 타입의 7Helix 수용체) 윈트 분해, 액신 - APC, GSK3-베타 - 베타 카테닌 유전자 발현
2개의 컴포넌트 다양한 액티베이션 히스티딘인산화효소 Response Regulator - 편모 운동, 유전자 발현
수용체티로신인산화효소 인슐린(인슐린 수용체),
EGF(EGF 수용체),
FGF-Alpha, FGF-베타 등(FGF 수용기)
RAS, MAP-kinase, PLC, PI3-Kinase 유전자 발현 변화
사이토카인 수용체 에리트로포이에틴
성장호르몬(성장호르몬수용체),
IFN-Gamma(IFN-Gamma 수용체) 등
JAK인산화효소 STAT 전사인자 - 유전자 발현
티로신인산화효소연결수용체 MHC-펩타이드 복합체 - TCR, 안티겐스 - BCR 세포질티로신인산화효소 유전자 발현
수용체세린/트레오닌인산화효소 액티빈(액티빈 수용체),
인히빈,
골형성단백질(BMP수용체),
TGF 베타
스마드 전사 인자 유전자 발현 제어
스핑고미에나아제결합수용체 IL-1(IL-1 수용체),
TNF(TNF 리셉터)
세라마이드활성화인산화효소 유전자 발현
세포질 스테로이드 수용체 스테로이드 호르몬,
갑상선 호르몬,
레티노인산
전사 팩터로 작업하거나 전사 팩터와 상호 작용합니다. 유전자 발현

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노치 시그널링 패스

인접한 세포들 사이의 노치 매개 병렬 신호.

노치는 수용체 역할을 하는 세포 표면 단백질이다.동물들은 노치 수용체와 특이하게 상호작용하는 단백질 신호 전달을 위한 작은 유전자 세트를 가지고 있고 그들의 표면에 노치를 발현하는 세포에서 반응을 자극합니다.수용체를 활성화시키는 분자는 호르몬, 신경전달물질, 사이토카인, 그리고 일반적으로 수용체 리간드라고 불리는 성장 인자로 분류될 수 있습니다.노치 수용체 상호작용과 같은 리간드 수용체 상호작용은 세포 시그널링 메커니즘과 [52]통신을 담당하는 주요 상호작용으로 알려져 있다.노치는 인접한 세포에서 발현되는 리간드에 대한 수용체 역할을 한다.어떤 수용체들은 세포 표면 단백질인 반면, 다른 수용체들은 세포 안에서 발견됩니다.를 들어, 에스트로겐은 세포막지질 이중층을 통과할 수 있는 소수성 분자이다.내분비계의 일부로서, 다양한 세포 타입의 세포내 에스트로겐 수용체는 난소에서 생성된 에스트로겐에 의해 활성화될 수 있다.

노치 매개 신호의 경우 신호 변환 메커니즘은 비교적 단순할 수 있다.그림 2와 같이 노치가 활성화되면 단백질분해효소에 의해 노치 단백질이 변화할 수 있다.노치 단백질의 일부는 세포 표면막에서 방출되어 유전자 조절에 관여한다.세포 신호 연구는 다양한 세포 [53][54]유형의 수용체에 의해 활성화되는 두 수용체의 공간 및 시간적 역학 및 신호 경로의 구성 요소를 연구하는 것을 포함한다.단세포 질량 분석 분석의 새로운 방법은 단세포 [55]분해능으로 신호 전달을 연구하는 것을 가능하게 한다.

노치 시그널링에서는 세포 간의 직접 접촉에 의해 배아 발달 중에 세포 분화를 정밀하게 제어할 수 있습니다.발육 중인 생식선 2개의 세포가 말단 분화하거나 분열을 계속하는 자궁 전구세포가 될 가능성이 동일하다.어떤 셀이 계속해서 분할될지는 셀 표면 신호의 경쟁에 의해 제어됩니다.하나의 세포는 인접한 세포에서 노치 수용체를 활성화하는 세포 표면 단백질을 더 많이 생산하게 됩니다.이것은 분화할 셀의 노치 발현을 줄이고 줄기세포[56]이어지는 셀 표면의 노치를 증가시키는 피드백 루프 또는 시스템을 활성화합니다.

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레퍼런스

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추가 정보

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  • '휴대통신이 잘 안 될 때'learn.genetics.utah.edu 를 참조해 주세요.2018-10-24를 취득했습니다.

외부 링크