Přehled signálních transdukčních drah
V biologii se transdukcí signálu rozumí jakýkoli proces, kterým buňka přeměňuje jeden druh signálu nebo podnětu na jiný, nejčastěji zahrnující uspořádané sekvence biochemických reakcí uvnitř buňky, které jsou prováděny enzymy a propojeny prostřednictvím druhých poslů, což vede k tomu, co je považováno za „dráhu druhého posla“. Takové procesy jsou obvykle rychlé, trvají řádově milisekundy v případě iontového toku, až minuty pro aktivaci kinázových kaskád zprostředkovaných proteiny a lipidy. V mnoha procesech transdukce signálu se počet proteinů a dalších molekul, které se účastní těchto událostí, zvyšuje s tím, jak proces eminuje z počátečního podnětu, což vede k „signální kaskádě“ a často vede k relativně malému podnětu vyvolávajícímu velkou odezvu.
U bakterií a jiných jednobuněčných organismů ovlivňuje různorodost signálních transdukčních procesů, kterých je buňka schopna, kolik způsobů, jak může reagovat a reagovat na své okolí. U mnohobuněčných organismů je pro koordinaci chování jednotlivých buněk nutné množství různých signálních transdukčních procesů, které podporují funkci organismu jako celku. Jak lze očekávat, čím složitější organismus, tím složitější repertoár signálních transdukčních procesů musí organismus mít. Snímání vnějšího i vnitřního prostředí na buněčné úrovni tak závisí na signálních transdukcích. Mnoho chorobných procesů, jako je cukrovka, srdeční choroby, autoimunita a rakovina, vzniká z vad signálních transdukčních drah, což dále zdůrazňuje kritický význam signálních transdukcí pro biologii i medicínu.
Výskyt pojmu „signální transdukce“ Celkový počet prací publikovaných v jednotlivých letech od roku 1977 obsahujících specifickou větu „signální transdukce“ v jejich názvu nebo abstraktní části je zakreslen. Tyto údaje byly získány analýzou prací obsažených v databázi MEDLINE.
Jak je patrné z grafu vpravo, teprve na přelomu 80. a 90. let se ve vědecké literatuře začaly ve velkém objevovat výzkumné práce, které se přímo zabývají procesem přenosu signálu. Výskyt určitého termínu v názvu nebo abstraktu vědecké práce je obvykle dobrým ukazatelem toho, že se práce zabývá specificky související oblastí výzkumu. I když lze v oblasti přenosu signálu považovat za řadu přelomových nebo důležitých objevů, jako je spojitost mezi metabolickou regulací a aktivitou GTP a GTP-vazebných proteinů, kterou vytvořil Rodbell, velká část našeho současného chápání procesů přenosu signálu je výsledkem četných příspěvků, které do této oblasti během mnoha let přispěly četné různé výzkumné skupiny po celém světě.
Celkový počet vědeckých prací týkajících se přenosu signálu publikovaných od 1. ledna 1977 do 31. prosince 2007 byl 48 377, z toho pouze 11 211 byly recenze jiných prací
Signální transdukce obvykle zahrnuje vazbu malých extracelulárních signálních molekul na receptory, které směřují ven z plazmatické membrány a spouští události uvnitř buňky. Steroidy však představují příklad extracelulárních signálních molekul, které mohou díky své lipofilní nebo hydrofobní povaze procházet plazmatickou membránou. Mnoho steroidů, ale ne všechny, mají receptory v cytoplazmě a obvykle působí tak, že stimulují vazbu svých receptorů na promotorovou oblast steriod reagujících genů. V rámci multicelulárních organismů existuje rozmanité množství malých molekul a polypeptidů, které slouží ke koordinaci individuální biologické aktivity buňky v kontextu organismu jako celku. Tyto molekuly byly funkčně klasifikovány jako:
Je důležité poznamenat, že většina těchto klasifikací nebere v úvahu molekulární povahu každého člena třídy. Například jako třída neurotransmiterů se skládají z neuropeptidů, jako jsou endorfiny
a malé molekuly, jako je serotonin
a dopamin. Hormony jsou také obecnou třídou molekul schopných iniciovat transdukci signálu, mezi ně patří inzulin (polypeptid),
testosteron (steroid),
a epinefrin (malá organická molekula).
Zařazení jedné molekuly do jedné třídy druhé není přesné. Například epinefrin a norepinefrin vylučované centrálním nervovým systémem působí jako neurotransmitery. Nicméně epinefrin vylučovaný adrenální medulí působí jako hormon.
Kromě mnoha výše uvedených pravidelných signálních transdukčních stimulů existují u složitých organismů také příklady dalších environmentálních stimulů, které iniciují signální transdukční procesy. Environmentální stimuly mohou být také molekulární povahy (jak je uvedeno výše) nebo více fyzikální, jako jsou světloplaché buňky v sítnici oka,
pachové látky vázající se na pachové receptory v nosním epitelu,
a hořké a sladké chutě stimulující chuťové receptory v chuťových pohárcích.
Některé mikrobiální molekuly, např. virové nukleotidy, bakteriální lipopolysacharidy nebo proteinové antigeny jsou schopny vyvolat reakci imunitního systému proti invazním patogenům, zprostředkovanou prostřednictvím signálních transdukčních procesů. Imunitní reakce se může objevit nezávisle na signální transdukční stimulaci jinými molekulami, jako je tomu v případě signální transdukce přes Toll-like receptor nebo s pomocí stimulačních molekul umístěných na povrchu buněk jiných buněk, jako je tomu v případě signalizace T-buněčných receptorů.
Jednobuněčné organismy mohou také reagovat na podněty prostředí prostřednictvím aktivace signálních transdukčních drah. Například slizovité plísně vylučují cyklický AMP po vyhladovění, který stimuluje jednotlivé buňky v bezprostředním okolí k agregaci.
Kvasinky také používají pářící faktory k určení pářících typů jiných kvasinek a podílejí se na pohlavním rozmnožování.
Pokud buňka postrádá specifický receptorový protein pro detekci konkrétního podnětu, pak lze říci, že buňka je vůči podnětu „slepá“.
Aktivace genů,
změny v metabolismu,
pokračující proliferace a odumírání buňky,
a stimulace nebo potlačení pohybu,
jsou některé z buněčných reakcí na extracelulární stimulaci, které vyžadují transdukci signálu. Aktivace genů vede k dalším buněčným účinkům, protože proteinové produkty mnoha reagujících genů obsahují enzymy a samotné transkripční faktory. Transkripční faktory produkované jako výsledek signální transdukční kaskády mohou následně aktivovat ještě více genů. Proto počáteční stimul může spustit expresi celé kohorty genů, a to následně může vést k aktivaci libovolného počtu složitých fyziologických událostí. Tyto události zahrnují zvýšený příjem glukózy z krevního řečiště stimulovaný inzulinem a migraci neutrofilů do míst infekce stimulované bakteriálními produkty. Soubor genů a pořadí, v jakém jsou aktivovány v reakci na podněty, jsou často označovány jako „genetický program“.
Neurotransmitery jsou ligandy, které jsou schopny se vázat na proteiny iontových kanálů, což vede k jejich otevření a umožňuje tak rychlý tok určitého iontu přes plazmatickou membránu. To má za následek změnu membránového potenciálu buňky a je důležité pro procesy, jako je nervové vedení elektrochemických impulzů. Ligandy mohou být volně rozpustné, nebo je lze nalézt na povrchu jiných buněk nebo v extracelulární matrici. Takový povrch buňky nebo extracelulární matrix ligandy signalizují mezi buňkami při vzájemném kontaktu, například když fagocytární buňka předkládá antigeny lymfocytům, nebo při adhezi na extracelulární matrici, jako když integriny na povrchu buněk fibroblastů zapojují fibronektin.
Většina savčích buněk vyžaduje stimulaci, která kontroluje nejen dělení buněk, ale také přežití. Při absenci stimulace růstovým faktorem dochází ve většině buněk k naprogramované buněčné smrti. Takové požadavky na mimobuněčnou stimulaci jsou nezbytné pro kontrolu chování buněk jak v kontextu jednobuněčných, tak vícebuněčných organismů. Signální transdukční dráhy jsou pro biologické procesy tak klíčové, že není divu, že jejich dysregulaci je přisuzováno velké množství onemocnění.
Níže je rozebráno, jak může transdukce signálu prostřednictvím různých tříd receptorů vést k výše uvedeným buněčným reakcím.
Receptory ligandových iontových kanálů jsou třídou receptorů, které se mohou vyskytovat jak na povrchu buňky, tak intracelulárně.
Mezi receptory, které jsou výhradně intracelulární, patří receptory pro steroidní hormony, hormon štítné žlázy, kyselinu retinovou a deriváty vitaminu D3. Na rozdíl od ligandů, které se vážou na povrchové receptory buněk, musí tyto ligandy k zahájení signální transdukce procházet buněčnou membránou. Podrobnější informace naleznete v části o intracelulárních receptorech níže.
Buněčné povrchové receptory jsou integrální transmembránové proteiny a rozpoznávají drtivou většinu extracelulárních signálních molekul. Transmembránové receptory pokrývají tu část plazmatické membrány buňky, přičemž jedna část receptoru je na vnější straně buňky (extracelulární doména) a druhá na vnitřní straně buňky (intracelulární doména). Signální transdukce nastává v důsledku stimulační molekuly nebo vazby ligandu na jejich extracelulární doménu, samotný ligand neprochází plazmatickou membránou před navázáním receptoru.
Vazba ligandu na buněčný povrchový receptor stimuluje řadu dějů uvnitř buňky různými typy receptorů, které stimulují různé intracelulární reakce. Receptory obvykle reagují pouze na vazbu konkrétního ligandu. Po vazbě ligand iniciuje přenos signálu přes plazmatickou membránu tím, že indukuje změnu tvaru nebo konformace intracelulární části receptoru. Často takové změny konformace vedou buď k aktivaci enzymatické aktivity obsažené v receptoru, nebo k vystavení vazebného místa pro jiné signalizační proteiny uvnitř buňky. Jakmile se tyto proteiny navážou na receptor, mohou se samy stát aktivními a šířit signál do cytoplazmy.
V eukaryotických buňkách má enzymatickou aktivitu většina intracelulárních proteinů aktivovaných interakcí ligandu a receptoru. Mezi tyto enzymy patří heterotrimerické G proteiny, malé GTPázy, různé proteinkinázy a fosfatázy, lipidové kinázy a hydrolázy. Některé receptory stimulované enzymy vytvářejí specifické druhé posly včetně cyklických nukleotidů, jako je cyklický AMP (cAMP) a cyklický GMP (cGMP), deriváty fosfatidylinositolu, jako je fosfatidylinositol-trifosfát (PIP3), diacylglycerol (DAG) a inositol-trifosfát (IP3). IP3 kontroluje uvolňování intracelulárních zásob vápníku do cytoplazmy (viz oddíl o druhých poslech dále v tomto článku). Jiné aktivované proteiny interagují s adaptorovými proteiny. Adaptorové proteiny usnadňují interakce mezi jinými signalizačními proteiny a koordinují tvorbu signalizačních komplexů potřebných k vytvoření vhodné buněčné reakce na určitý podnět. Enzymy i adaptorové proteiny reagují na různé molekuly druhého posla.
Bylo zjištěno, že mnoho enzymů aktivovaných jako součást signálního transdukčního mechanismu a také mnoho adaptérových proteinů má specializované proteinové domény, které se vážou na specifické sekundární messenger molekuly. Například vápníkové ionty se specificky vážou na EF ruční domény kalmodulinu, což umožňuje této molekule vázat a aktivovat Calmodulin dependentní kinázu. PIP3 se specificky váže na Pleckstrin homologické domény proteinů, jako je kinázový protein AKT opět s aktivační aktivitou.
Existuje mnoho různých tříd transmembránových receptorů, které rozeznávají mnoho různých extracelulárních signalizačních molekul. Konkrétní příklady receptorů diskutovaných v tomto článku jsou:
Další příklady jsou uvedeny v článku o transmembránovém receptoru.
Receptory spřažené s G-proteinem
Signální transdukce z receptoru vázaného na G-protein po interakci s jeho hormonálním ligandem
G-protein spřažené receptory (GPCR) jsou rodina integrálních membránových proteinů, které mají sedm membránových domén a jsou spojeny s guaninovým nukleotidovým vazebným proteinem (nebo G proteinem). Mnoho receptorů tvoří tuto rodinu, včetně adrenergních receptorů, čichových receptorů, opioidních receptorů, chemokinových receptorů a rhodopsinu.
Signální transdukce pomocí GPCR put jednoduše začíná neaktivním G proteinem spojeným s receptorem. Neaktivní G protein existuje jako heterotrimer, molekula složená ze tří různých proteinových podjednotek. Jakmile GPCR rozpozná ligand, tvar (konformace) receptoru se změní tak, aby mechanicky aktivoval G protein, a způsobí, že jedna podjednotka (Gα) se oddělí od dalších dvou G-proteinových podjednotek (Gβ a Gγ); disociace vystaví místa na G-proteinových podjednotkách, která interagují s jinými molekulami. Aktivované G proteinové podjednotky se oddělí od receptoru a iniciují signalizaci z mnoha navazujících efektorových proteinů, včetně fosfodiesteráz a adenylyl cykláz, fosfolipáz a iontových kanálů, které umožňují uvolnění molekul druhého posla, jako jsou cyklické AMP (cAMP), cyklické GMP (cGMP), inositol trifosfát (IP3), diacylglycerol (DAG) a ionty vápníku (Ca2+). Například molekula rhodopsinu v plazmatické membráně buňky sítnice v oku, která byla aktivována fotonem, může aktivovat až 2000 efektorových molekul (v tomto případě transdukin) za sekundu.
Celková síla zesílení signálu pomocí GPCR je určena:
Myšlenku, že receptory spřažené s G-proteinem, konkrétně chemokinové receptory, se podílejí na vzniku rakoviny, naznačuje studie, kde byla do genu kódujícího chemokinový receptor CXCR2 vložena bodová mutace. Buňky infikované mutací CXCR2 prošly maligní transformací. Výsledkem bodové mutace byla exprese CXCR2 v aktivní konformaci, navzdory absenci vazby chemokinu (o mutaci CXCR2 se říká, že je „konstitutivně aktivní“).
Receptorové tyrosinkinázy (RTKs) jsou transmembránové proteiny s intracelulární kinázovou doménou a extracelulární doménou, která váže ligand. Existuje mnoho RTK proteinů, které jsou klasifikovány do podskupin v závislosti na jejich strukturálních vlastnostech a ligandové specificitě. Patří mezi ně mnoho receptorů pro růstový faktor, jako je inzulínový receptor a receptory pro inzulín podobný růstový faktor a mnoho dalších receptorů. K vedení svých biochemických signálů potřebují RTKs tvořit dimery v plazmatické membráně. Dimor je stabilizován vazbou ligandu na receptor. Interakce mezi dvěma cytoplazmatickými doménami dimeru je považována za stimulaci autofosforylace tyrosinů v rámci cytoplazmatických tyrosinkinázových domén RTKs, což způsobuje jejich konformační změny. Kinázová doména receptorů je následně aktivována, což iniciuje signalizační kaskády fosforylace následných cytoplazmatických molekul. Tyto signály jsou nezbytné pro různé buněčné procesy, jako je kontrola růstu buněk, diferenciace, metabolismus a migrace.
Stejně jako u receptorů spřažených s G-Proteinem hrají proteiny, které vážou GTP, hlavní roli v přenosu signálu z aktivovaného RTK do buňky. V tomto případě jsou G proteiny členy rodiny Ras, Rho a Ral, označované souhrnně jako malé G proteiny. Tyto proteiny působí jako molekulární spínače, které jsou obvykle připoutány k membránám isoprenylovými skupinami spojenými s jejich karboxylovými konci. Po aktivaci jsou tedy zodpovědné za nábor proteinů do specifických membránových subdomén, kde se účastní signalizace. Aktivované RTK zase aktivují malé G proteiny, které zase aktivují Guanin Nucleotide Exchange Factors, jako je SOS1. Po aktivaci mohou tyto výměnné faktory aktivovat mnohem více malých G-proteinů, čímž zesilují počáteční signál receptorů.
Podobně jako u mutace receptorů spřažených s G-proteinem může mutace určitých genů RTK vést k expresi receptorů, které existují v konstitučně aktivačním stavu. Takové mutované geny RTK mohou působit jako onkogeny, tedy geny, které přispívají k iniciaci nebo progresi rakoviny.
Přehled integrinem zprostředkované signální transdukce, převzato z Hehlgens et al (2007).
Integriny jsou produkovány širokou škálou buněčných typů a hrají roli při vazbě buňky na extracelulární matrix (ECM) a na další buňky a při signální transdukci signálů přijímaných ze složek extracelulární matrice, jako je fibronektin, kolagen a laminin. Vazba ligandu na extracelulární doménu integrinů indukuje konformační změnu uvnitř proteinu a shlukování proteinu na povrchu buňky za účelem zahájení signální transdukce. Integrinům chybí kinázová aktivita a integrinem zprostředkovaná signální transdukce je dosažena prostřednictvím celé řady intracelulárních proteinových kináz a adaptérových molekul, jako jsou integrin-linked kináza (ILK), focal-adhesion kináza (FAK), talin, paxillin, parviny, p130Cas, Src-family kinázy a GTPázy z rodiny Rho. Hlavní protein koordinující signální transdukci je ILK. Jak je ukázáno v přehledu vpravo, kooperativní signalizace integrinu a receptoru tyrosinkinázy určuje buněčné přežití, apoptózu, proliferaci a diferenciaci.
Významné rozdíly existují mezi integrinovou signalizací v cirkulujících krvinkách a necirkulujícími krvinkami, jako jsou epiteliální buňky. Integriny na buněčném povrchu cirkulujících buněk jsou za normálních fyziologických podmínek neaktivní. Například integriny na buněčném povrchu cirkulujících leukocytů jsou udržovány v neaktivním stavu, aby se zabránilo navázání epiteliálních buněk. Pouze v reakci na vhodné podněty jsou integriny leukocytů přeměněny na aktivní formu, jako jsou ty, které jsou přijímány v místě zánětlivé reakce. Podobně je důležité, aby integriny na buněčném povrchu cirkulujících destiček byly udržovány v neaktivním stavu za normálních podmínek, aby se zabránilo trombóze. Epiteliální buňky mají naproti tomu na svém buněčném povrchu za normálních podmínek aktivní integriny, které pomáhají udržovat jejich stabilní přilnavost k podkladovým stromálním buňkám, které poskytují vhodné signály pro udržení jejich přežití a diferenciace.
Při aktivaci Toll-like receptory (TLR) rekrutují adaptérové molekuly v cytoplazmě buněk za účelem šíření signálu. O čtyřech adaptérových molekulách je známo, že se podílejí na signalizaci. Tyto proteiny jsou známé jako MyD88, Tirap (také nazývané Mal), Trif a Tram. Adaptéry aktivují další molekuly v buňce, včetně určitých proteinkináz (IRAK1, IRAK4, TBK1 a IKKi), které signál zesilují a v konečném důsledku vedou k indukci nebo potlačení genů, které organizují zánětlivou reakci. Celkem jsou signalizací TLR aktivovány tisíce genů a TLR společně tvoří jednu z nejsilnějších a nejdůležitějších bran pro genovou modulaci.
Receptory ligandových iontových kanálů
ligandem aktivovaný iontový kanál rozpozná svůj ligand a poté projde strukturální změnou, která otevře mezeru (kanál) v plazmatické membráně, kterou mohou procházet ionty. Tyto ionty pak předají signál. Příklad tohoto mechanismu se nachází v přijímací buňce, neboli postsynaptické buňce nervové synapse.
Naproti tomu jiné iontové kanály se otevírají v reakci na změnu buněčného potenciálu, tedy na rozdíl elektrického náboje přes membránu. V neuronech je tento mechanismus základem akčních potenciálů, které putují po nervech. Příliv iontů, ke kterému dochází v reakci na ligandem řízené iontové kanály, často indukuje akční potenciály depolarizací membrány postsynaptických buněk, což má za následek vlnové otevření napěťově řízených iontových kanálů. Kromě toho jsou ionty vápníku také běžně vpouštěny do buňky během ligandem indukovaného otevření iontového kanálu. Tento vápník může působit jako klasický druhý posel, který uvádí do pohybu transdukční kaskády signálu a mění buněčnou fyziologii reagující buňky. To může mít za následek posílení synapse mezi pre- a postsynaptickými buňkami remodelací dendritických páteří zapojených do synapse.
Intracelulární receptory zahrnují jaderné receptory a cytoplazmatické receptory a jsou to rozpustné bílkoviny lokalizované v nukleoplasmu, respektive cytoplazmě. Typickými ligandy pro nukleární receptory jsou lipofilní hormony, mezi nimiž jsou steroidní hormony (například testosteron, progesteron a kortizol) a deriváty vitaminu A a D. Aby se hormon dostal ke svému receptoru a zahájil signální transdukci, musí projít plazmatickou membránou, obvykle pasivní difuzí.
Jaderné receptory jsou ligandem aktivované transkripční aktivátory; po navázání s ligandem (hormonem) projdou jadernou membránou do jádra a umožní transkripci určitého genu a tím i produkci bílkoviny.
Jaderné receptory, které byly aktivovány hormony, se vážou na DNA v receptorově specifických hormonálně reagujících prvcích (HREs), sekvencích DNA, které jsou umístěny v promotorové oblasti genů, které jsou aktivovány komplexem hormonálně-receptorových receptorů. Protože to umožňuje transkripci příslušného genu, nazývají se tyto hormony také induktory genové exprese. Aktivace genové transkripce je mnohem pomalejší než signály, které přímo ovlivňují existující proteiny. V důsledku toho jsou účinky hormonů, které využívají nukleové receptory, obvykle dlouhodobé. Ačkoli se signální transdukce prostřednictvím těchto rozpustných receptorů týká pouze několika proteinů, detaily genové regulace nejsou dosud dobře pochopeny. Všechny nukleové receptory mají podobnou, modulární strukturu:
kde CCCC je doména vázající DNA, která obsahuje zinkové prsty, a EEEE doména vázající ligand. Ta je také zodpovědná za dimerizaci většiny nukleárních receptorů před vazbou DNA. Jako třetí funkce obsahuje strukturální prvky, které jsou zodpovědné za transaktivaci, používané pro komunikaci s translačním aparátem. Zinkové prsty v doméně vázající DNA stabilizují vazbu DNA držením kontaktu s fosfátovou páteří DNA. Sekvence DNA, které se shodují s receptorem, jsou obvykle hexamerní opakování, buď normální, invertované nebo evertované. Sekvence jsou si dost podobné, ale jejich orientace a vzdálenost jsou parametry, podle kterých je domény vázající DNA receptorů mohou rozlišit.
Steroidní receptory jsou podtřídou nukleárních receptorů, které se nacházejí primárně uvnitř cytosolu. Při absenci steroidního hormonu se receptory drží pohromadě v komplexu zvaném aporeceptorový komplex, který také obsahuje chaperonové proteiny (také známé jako heatshock proteiny nebo Hsps). Hsps jsou nezbytné pro aktivaci receptoru tím, že pomáhají proteinu složit se tak, aby byla přístupná signální sekvence, která umožňuje jeho průchod do jádra.
Steroidní receptory mohou mít také represivní účinek na genovou expresi, když je jejich transaktivační doména skryta, takže nemůže aktivovat transkripci. Aktivita steroidních receptorů může být dále zvýšena fosforylací zbytků serinu na jejich N-koncovém konci, jako výsledek jiné signální transdukční dráhy, například růstovým faktorem. Toto chování se nazývá crosstalk.
RXR- a vzácné receptory Tyto nukleární receptory mohou být aktivovány
Tyto receptory se nacházejí v jádře a nejsou doprovázeny proteiny chaperonu. Při absenci hormonu se vážou na svou specifickou sekvenci DNA a potlačují gen. Po aktivaci hormonem aktivují transkripci genu, který potlačovaly.
Příkladem cytoplazmatických receptorů jsou některé intracelulární receptory imunitního systému. Nedávno identifikované NOD like receptory (NLR) sídlí v cytoplazmě specifických eukaryotických buněk a interagují s konkrétními ligandy, jako jsou mikrobiální molekuly, pomocí motivu LRR (leucine-rich repeat), který je podobný motivu vazby ligandů extracelulárních receptorů známých jako TLR. Některé z těchto molekul (např. NOD1 a NOD2) interagují s enzymem zvaným RICK kináza (nebo RIP2 kináza), který aktivuje NF-κB signalizaci, zatímco jiné (např. NALP3) interagují se zánětlivými kaspázami (např. kaspáza 1) a zahajují zpracování konkrétních cytokinů (např. interleukin-1β). Podobné receptory existují uvnitř rostlinných buněk a nazývají se proteiny rostliny R.
Další typ cytoplazmatických receptorů má také roli v imunitním dohledu. Tyto receptory jsou známé jako RNA Helicases a zahrnují RIG-I, MDA5 a LGP2.
Intracelulární přenos signálu je z velké části prováděn molekulami druhého posla.
Koncentrace Ca2+ je obvykle udržována na velmi nízké úrovni v cytosolu sekvestrací v hladkém endoplazmatickém retikulu a mitochondriích. Uvolnění Ca2+ z endoplazmatického retikula do cytosolu má za následek vazbu uvolněného Ca2+ na signalizační proteiny, které jsou poté aktivovány. Existují dva kombinované proteiny receptorového/iontového kanálu, které plní úkol řízeného transportu Ca2+:
Ca2+ se používá v mnoha procesech, mezi nimi jsou kontrakce svalů, uvolňování neurotransmiteru z nervových zakončení, vidění v sítnicových buňkách, proliferace, sekrece, řízení cytoskeletu, migrace buněk, exprese genů a metabolismus. Tři hlavní cesty, které vedou k aktivaci Ca2+, jsou:
Existují dva různé způsoby, kterými může Ca2+ regulovat bílkoviny:
Jednou z nejlépe studovaných interakcí Ca2+ s proteinem je regulace kalmodulinu pomocí Ca2+. Samotný kalmodulin může regulovat jiné proteiny nebo být součástí většího proteinu (například fosforylázy kinázy). Komplex Ca2+/kalmodulin hraje důležitou roli v proliferaci, mitóze a transdukci nervového signálu.
Molekuly lipofilního druhého posla Všechny tyto molekuly jsou odvozeny od lipidů, které normálně sídlí v buněčných membránách. Enzymy stimulované aktivovanými receptory tyto lipidy modifikují a přeměňují na druhé posly. Příkladem molekuly lipofilního druhého posla je diacylglycerol, potřebný pro aktivaci proteinkinázy C. Dalšími jsou ceramid, eikosanoidy a lysofosfatidová kyselina.
Ligand – Buněčné signalizační sítě – Signální transdukce – Apoptóza – Druhý komunikační systém (signalizace Ca2+, signalizace Lipid)
Parakrin – autokrin – Juxtacrin – Neurotransmitery – endokrin (neuroendokrin)
Receptor (Transmembrána, Intracelulární) – transkripční faktor (Obecný, Preiniciační komplex, TFIID, TFIIH) – protein adaptéru
Iontový kanál gating –
Cesta MAPK/ERK –
Mechanotransdukce –
Fototransdukce –
Systémy druhého messengeru –
Synaptický přenos