Komunikacija v celicah: funkcija, naloge, vloga in bolezni

Celična komunikacija je proces, sestavljen iz medcelične in znotrajcelične komunikacije. Tako se informacije najprej izmenjujejo med celicami prek selnih snovi. Znotraj celice se signal nato prenaša in celo ojača prek receptorjev in sekundarnih sporočil.

Kaj je celična komunikacija?

Celična komunikacija je proces, sestavljen iz medcelične in znotrajcelične komunikacije. Celična komunikacija se uporablja za posredovanje zunanjih dražljajev s prenosom signalov med celicami in znotraj celic. Zunanja pretvorba signala poteka prek določenih sporočil, kot je hormoni, nevrotransmiterposredovana ali z ioni posredovana transdukcija električnega dražljaja, površina vezana na celice molekuleali snovi z visoko molekulsko maso v medceličnem prostoru. Signali vstopijo v notranjost celice preko receptorjev ali tako imenovanih režnih spojev in tam sprožijo kaskado reakcij, odvisno od prenosne poti. Tako se v celici tvorijo drugi glasniki (sekundarne selne snovi), ki oddajajo signal na ciljno mesto in ga hkrati ojačujejo. Do ojačanja signala pride, ker zunanji signal povzroči nastanek velikega števila drugih sporočil. V nasprotju z medcelično komunikacijo se pri znotrajcelični komunikaciji signali obdelajo v celici in pretvorijo v reakcijo. Tu se informacije ne prenašajo od celice do celice, ampak jih kemijski sesalniki pod ojačanjem prenašajo na celično ciljno mesto. Celoten postopek znotrajcelične komunikacije je znan tudi kot prenos signala.

Funkcija in naloga

V večceličnih organizmih znotrajcelična komunikacija obdeluje signale, ki jih prenašajo zunajcelični sel, pa tudi zunanji dražljaji (sluh, vid, Vonj). Prenos signala uravnava pomembne biološke procese, kot so gen transkripcija, imunski odziv, delitev celic, zaznavanje svetlobe, zaznavanje vonja ali krčenje mišic. Začetek znotrajcelične komunikacije sprožijo zunajcelični ali znotrajcelični dražljaji. Vključujejo zunajcelični sprožilci hormoni, rastni dejavniki, citokini, nevrotrofini ali nevrotransmiterji. Poleg tega so vplivi okolja, kot so svetloba ali zvočni valovi, tudi zunajcelični dražljaji. Znotrajcelično, kalcij ioni pogosto sprožijo kaskade pretvorbe signala. Zunajcelične signale najprej prevzamejo receptorji, ki se nahajajo v celici ali v celici celična membrana. Ločimo med citosolnim in membranskim receptorjem. Citosolni receptorji se nahajajo znotraj celice v citoplazmi. Predstavljajo cilje za majhne molekule ki lahko zlahka preide skozi celična membrana. Sem spadajo steroidi, retinoidi, ogljika monoksid in dušikov oksid. Na primer, steroidni receptorji, ko se enkrat aktivirajo, omogočajo tvorbo drugih sporočil, odgovornih za procese transkripcije. Z membrano vezani receptorji se nahajajo v celična membrana in imajo tako zunajcelično kot znotrajcelično domeno. Med prenosom signala signal molekule zasidrajte na zunajcelični domeni receptorja in s spreminjanjem njegove konformacije zagotovite, da se signal prenaša na znotrajcelično domeno. Tam se nato odvijajo biokemični procesi, ki omogočajo nastanek kaskade drugih sel. Membranski receptorji so razdeljeni v tri skupine, ionske kanale, receptorje, vezane na g-proteine, in receptorje, vezane na encime. Med ionskimi kanali so spet ionski kanali z ligandskim in napetostnim nadzorom. To so transmembranske beljakovin ki se aktivirajo ali deaktivirajo glede na signal in s tem spremenijo prepustnost na določene ione. Ko se aktivira receptor, povezan z g-proteini, povzroči, da se G-protein razgradi na dve komponenti. Ti dve komponenti sta aktivni in zagotavljata prenos signala z oblikovanjem določenih drugih sporočil. Encimsko povezani receptorji so tudi membransko vezani receptorji, ki sproščajo encimi vezan nanje ob prenosu signala. Tako obstaja šest razredov encimsko povezanih receptorjev. Odvisno od aktiviranega receptorja se pretvorijo ustrezni signali. Na primer, receptorska tirozin kinaza predstavlja receptor za hormon insulina. Tako je učinek insulina se posreduje preko tega receptorja. Nekatere celice so povezane s tako imenovanimi režnimi povezavami, ki so kanali med sosednjimi celicami in predstavljajo obliko medcelične komunikacije. Ko signal doseže določeno celico, vrzeli zagotavljajo njegovo hitro širjenje v sosednjih celicah.

Bolezni in motnje

Motnje znotrajcelične komunikacije (prenos signala) so možne na številnih točkah procesa prenosa signala in imajo lahko različne zdravje učinki. Mnoge bolezni so posledica nezadostne učinkovitosti nekaterih receptorjev. Če so prizadete imunske celice, se posledično pojavijo imunske pomanjkljivosti. Avtoimunske bolezni in alergije povzroča napačna obdelava procesov prenosa znotrajceličnih signalov. Toda bolezni, kot so sladkorna bolezen mellitus oz arterioskleroza so pogosto tudi posledica neučinkovitih receptorjev. V sladkorna bolezenna primer morda zadostuje insulina. Vendar pa zaradi manjkajočih ali neučinkovitih inzulinskih receptorjev insulinska rezistenca v tem primeru obstaja. Posledično se proizvede še več insulina. Sčasoma se lahko trebušna slinavka izčrpa. Številne duševne bolezni lahko izsledimo tudi do motenj znotrajcelične celične komunikacije, ker v mnogih primerih prenos signalov ni dovolj zagotovljen z nezadostno učinkovitimi receptorji za nevrotransmiterje. Nevrotransmiterji imajo tudi pomembno vlogo pri duševna bolezen. Na primer, raziskovalci preiskujejo, katere motnje v zapletenih procesih prenosa signala lahko vodi do bolezni, kot so depresija, manija, bipolarna motnja oz shizofrenija. Genetski vzroki lahko tudi vodi do motenj znotrajcelične komunikacije. Poseben primer dednih motenj se nanaša na križišča. Kot smo že omenili, so režni prehodi kanali med sosednjimi celicami. Nastanejo s transmembrano beljakovin imenovani veziksinski kompleksi. Več mutacij teh beljakovinskih kompleksov lahko vodi do globokega izguba sluha ali celo gluhost. Njihov vzrok je v okvarjeni funkciji režnih spojev in posledičnih motnjah v celični komunikaciji.