Prenos signala je prenos zunanjih in notranjih dražljajev v organizmu. Receptor beljakovin, drugi glasniki in encimi so v prvi vrsti vključeni v to pretvorbo signala. Napake v prenašanju signala so osnova za večino bolezni, kot so rak in avtoimunske bolezni.
Kaj je prenos signala?
S pomočjo fiziološke prenosa signala ali prenosa signala se telesne celice odzivajo na zunanje in notranje dražljaje. S pomočjo fiziološke prenosa signala ali prenosa signala se telesne celice odzivajo na zunanje in notranje dražljaje. V tem procesu se signal transformira in prodre v notranjost celice, kjer prek signalne verige sproži celični učinek. Na ta način se lahko signali prenašajo iz enega telesa v drugega. Celice tako lahko komunicirajo med seboj. Prenos signala se izvaja na eni ravni ali na več ravneh. Ko je v postopek vključenih več serijsko povezanih nivojev, se to imenuje signalna kaskada. Encimi in sekundarni glasniki so vključeni v pretvorbo signala. Zato pogosto govorimo o encimsko posredovanem biokemičnem procesu, pri katerem se biološke informacije prenašajo preko nosilcev. Signali iz različnih virov so usklajeni v citoplazmi ali jedru. Različne signalne poti tipa celice skupaj tvorijo tako imenovano signalno omrežje. Imunski odzivi in mišice popadki, pa tudi vizualne in vohalne zaznave, vse se zanašajo na prenos signala.
Funkcija in naloga
Beljakovine najdete na celična membrana in znotraj telesne celice. Te beljakovin služijo kot receptorji. Signalizacija molekule pritrdijo na receptorske beljakovine na površini. Tako receptorji sprejemajo signale od zunaj ali znotraj in jih prenašajo v notranjost celice za obdelavo. Najbolj znana signalizacija molekule vključujejo nevrotransmiterje in hormoni, na primer. V človeškem telesu je veliko različnih receptorjev. Cistolični receptorji se na primer nahajajo v viskoznem delu citoplazme. Ta vrsta receptorjev vključuje predvsem steroidne receptorje. Od teh receptorjev se ločijo membranski receptorji. Imajo znotrajcelično in zunajcelično raven. Tako so sposobni signalne molekule vezati zunaj celice. Da bi signal prodrl znotraj, spremenijo svojo prostorsko strukturo. Sam signal ne prodre v celico. Namesto tega signalne informacije preko biokemijskih procesov beljakovin pridejo v notranjost celice. Te biokemične procese nadzirajo hidrofilne snovi, kot so nevrotransmiterji. Z membrano vezani receptorji so bodisi ionski kanali, G proteinski vezani receptorji bodisi encimsko vezane signalne poti. Ionski kanali so transmembranski proteini. Aktivirajo se ali deaktivirajo s signalom. Prepustnost membrane se tako poveča ali zmanjša za nekatere ione. Ionski kanali so še posebej pomembni za živčne signale. G-proteinski receptorji stimulirajo G-protein, da nadomesti vezani BDP s kemično spojino GTP. Zaradi tega se protein G razgradi na enoti α in βγ, ki oddajata signal. G-proteinski receptorji sodelujejo v procesih, kot sta vid in voha. Encimsko povezane signalne poti so sestavljene iz šestih podrazredov. Vsi ustrezajo transmembranskim beljakovinam. Procesi, kot sta fosforilacija, ki jo posreduje kinaza, in defosforilacija, ki jo posreduje fosfataza, igrajo vlogo pri teh signalnih poteh. Ne glede na signalno pot je prenos notranjih in zunanjih signalov na efektorske beljakovine znotraj celice dejanski cilj prenosa signala. Ta pretvorba se izvede prek usmerjenega interakcije med več beljakovinami. V tem procesu igra glavno vlogo aktivacija signalnih proteinov in znotrajceličnih signalnih proteinov. Nekateri signali se ojačajo s sočasno aktivacijo več efektorskih proteinov. Drugi glasniki so še posebej pomembni za medsebojno povezavo poti pretvorbe signala in integracijo različnih signalov. To so vmesniki različnih poti, ki lahko sprožijo odzive, specifične za celice. Prenos signala omogoča enoceličnemu organizmu, da se prilagodi okolju, na primer z regulacijo metabolizma sotff oz gen izraz. Na ta način postopek omogoča preživetje enoceličnega organizma, pri večceličnih organizmih pa prenos signalov omogoča sprejem in obdelavo notranjih in zunanjih dražljajev. Prenos signala je zato tudi nenadomestljiv za njihovo preživetje. Opisani procesi vplivajo na primer na rast celic, delitev celic in smrt celic.
Bolezni in motnje
Ko so signalne poti motene, lahko ta motnja povzroči različne bolezni. Raki, sladkorna bolezen, ledvice bolezen in avtoimunske bolezni dokazano, da so povezane z napakami v pretvorbi signala. Signalna molekula se običajno veže na enega od opisanih receptorjev na površini celice in lahko sproži celične delitve v kompleksnem odzivu. V rak, mutacije v kodirajočih genih za signalizacijo molekule, receptorji, oz encimi povzroči povečano ali napačno usmerjeno aktivnost signalne poti. Posledica tega je povečanje stimulacije delitve celic. V tem kontekstu igrajo glavno vlogo encimi, ki sodelujejo pri transdukciji. Pogosto kažejo povečano aktivnost v Ljubljani rak. Farmakologija zato želi v prihodnosti selektivno zavirati te encime in tako razviti zdravilo proti raku. Tudi poleg zdravil proti raku se medicinske raziskave trenutno (od leta 2015) intenzivno ukvarjajo z razvojem zdravil, ki temeljijo na procesih prenosa signala. Celo kolere, oslovski kašelj, in razširjene pogoste bolezni, kot so hipertenzija so povezane z napakami v pretvorbi signala, ki naj bi jih olajšali nekateri zunanji dražljaji. The droge danes na voljo za različne bolezni, ki že posebej motijo prenos signalov. V prihodnosti bo to posredovanje verjetno postalo še bolj ciljno usmerjeno in usmerjeno.
