Клетъчната комуникация е процес, съставен от междуклетъчна и вътреклетъчна комуникация. По този начин информацията първо се обменя между клетките чрез пратените вещества. След това в клетката сигналът се предава и дори се усилва чрез рецептори и вторични пратеници.
Какво представлява клетъчната комуникация?
Клетъчната комуникация е процес, съставен от междуклетъчна и вътреклетъчна комуникация. Клетъчната комуникация се използва за предаване на външни стимули чрез предаване на сигнали между клетките и в клетките. Предаването на външен сигнал се осъществява чрез специфични пратеници като хормони, невротрансмитермедиирана или йон-медиирана трансдукция на електрически стимул, свързана с клетки повърхност молекулиили вещества с високо молекулно тегло в междуклетъчното пространство. Сигналите навлизат в клетъчната вътрешност чрез рецептори или така наречените междинни връзки и предизвикват там каскада от реакции там, в зависимост от пътя на предаване. По този начин в клетката се образуват втори пратеници (вторични пратеници), които предават сигнала към целевото място и го усилват едновременно. Усилването на сигнала се случва, тъй като външният сигнал води до образуването на голям брой втори пратеници. За разлика от междуклетъчната комуникация, при вътреклетъчната комуникация сигналите се обработват в клетката и се превръщат в реакция. Тук информацията не се предава от клетка на клетка, а се предава от химически пратеници под усилване към клетъчното целево място. Целият този процес на вътреклетъчна комуникация е известен още като предаване на сигнала.
Функция и задача
В многоклетъчните организми вътреклетъчната комуникация обработва сигнали, предавани от извънклетъчни пратеници, както и от външни стимули (слух, зрение, миризма). Предаването на сигнала регулира важни биологични процеси като ген транскрипция, имунен отговор, клетъчно делене, възприемане на светлина, възприятие на миризми или мускулна контракция. Началото на вътреклетъчната комуникация се предизвиква от извънклетъчни или вътреклетъчни стимули. Извънклетъчните тригери включват хормони, растежни фактори, цитокини, невротрофини или невротрансмитери. Освен това влиянията на околната среда като светлина или звукови вълни също са извънклетъчни стимули. Вътреклетъчно, калций йони често задействат каскадите за предаване на сигнала. Извънклетъчните сигнали първо се поемат от рецептори, разположени в клетката или в клетъчната мембрана. Прави се разлика между цитозолни и мембранни рецептори. Цитозолните рецептори са разположени в клетката в цитоплазмата. Те представляват цели за малки молекули които могат лесно да преминат през клетъчната мембрана. Те включват стероиди, ретиноиди, въглероден монооксид и азотен оксид. Например, стероидните рецептори, веднъж активирани, осигуряват образуването на втори пратеник, отговорен за процесите на транскрипция. Свързаните с мембраната рецептори се намират в клетъчната мембрана и имат както извънклетъчни, така и вътреклетъчни домейни. По време на предаване на сигнала, сигналът молекули пристанете към извънклетъчния домейн на рецептора и, като промените неговата конформация, осигурете предаването на сигнала към вътреклетъчния домен. Там тогава протичат биохимични процеси, които позволяват да се образува каскада от втори пратеници. Мембранните рецептори са разделени на три групи, йонните канали, g-протеиновите рецептори и ензимно свързаните рецептори. Сред йонните канали отново има лиганд-затворени и напрежено-йонни канали. Това са трансмембранни протеини които се активират или деактивират в зависимост от сигнала, като по този начин променливостта се променя до определени йони. Когато е активиран, свързан с g-протеин рецептор причинява разпадане на G-протеина на два компонента. Тези два компонента са активни и осигуряват предаването на сигнала чрез формиране на определени втори пратеници. Ензимно-свързани рецептори са също мембранно-свързани рецептори, които освобождават ензими обвързани с тях при предаване на сигнал. По този начин има шест класа ензимно-свързани рецептори. В зависимост от активирания рецептор се преобразуват съответните сигнали. Например, рецепторната тирозин киназа представлява рецептора за хормона инсулин. По този начин ефектът от инсулин се медиира чрез този рецептор. Някои клетки са свързани чрез така наречените междинни връзки. Гап връзките са канали между съседни клетки и представляват форма на вътреклетъчна комуникация. Когато сигнал достигне определена клетка, междинните връзки осигуряват бързото му разпространение в съседните клетки.
Болести и разстройства
Прекъсванията във вътреклетъчната комуникация (предаване на сигнала) са възможни в много точки от процеса на предаване на сигнала и могат да имат различни здраве ефекти. Много заболявания са резултат от недостатъчна ефикасност на някои рецептори. Ако имунните клетки са засегнати, имунодефицитите възникват като следствие. Автоимунни заболявания а алергиите са причинени от неправилна обработка на процесите на трансдукция на вътреклетъчен сигнал. Но заболявания като диабет мелитус или артериосклероза също често са резултат от неефективни рецептори. В диабетнапример може да има достатъчно инсулин. Въпреки това, поради липсващи или неефективни инсулинови рецептори, инсулинова резистентност съществува в този случай. В резултат на това се произвежда още повече инсулин. В крайна сметка панкреасът може да се изтощи. Много психични заболявания също могат да бъдат проследени до нарушения във вътреклетъчната клетъчна комуникация, тъй като в много случаи предаването на сигнала не е достатъчно осигурено от недостатъчно ефективни рецептори за невротрансмитери. Невротрансмитерите също играят важна роля в психично заболяване. Например изследователите изследват кои нарушения в сложните процеси на предаване на сигнала могат олово към заболявания като депресия, мания, биполярно разстройство или шизофрения. Генетичните причини също могат олово до нарушение във вътреклетъчната комуникация. Един конкретен пример за наследствени разстройства е свързан с кръстовища. Както бе споменато по-рано, междинните връзки са канали между съседни клетки. Те се образуват от трансмембрана протеини наречени коннексинови комплекси. Няколко мутации на тези протеинови комплекси могат олово до дълбоко загуба на слуха или дори глухота. Причината им се крие в дефектната функция на междинните връзки и произтичащото от това нарушение в клетъчната комуникация.
