Buněčná signalizace

Signalizační kaskády v buňce: ukázka složitosti molekulárních dějů v buňce

Buněčná signalizace je souhrn všech prostředků, jež používají buňky ke vzájemné komunikaci. V typickém případě je jednou buňkou vylučována jistá signální molekula, například na jejím povrchu nebo přímo do volného mimobuněčného prostoru, zatímco druhá buňka přijímá signál, a to zpravidla skrz tzv. receptor. Z receptorů vedou různé signalizační kaskády dovnitř buňky, kde ovlivňují různé buněčné procesy včetně změn v expresi genů.

Signálními molekulami mohu být jak různé bílkoviny na membráně, tak i různé cytokiny, hormony, neurotransmitery, růstové faktory a podobně.

Vznik signálu

Buňky spolu v mnohobuněčném těle komunikují na různou vzdálenost. Pro popis této vzdálenosti se zažilo několik termínů, které se požívají hlavně v endokrinologii (oboru, který se zabývá hormony), ale i při popisu účinku cytokinů:

• endokrinní signalizace – na delší vzdálenost, obvykle dochází k vylučování do krve a ovlivňování vzdálených tkání; například luteinizační hormon z hypofýzy ovlivňuje vyvíjející se folikuly ve vaječnících
• parakrinní signalizace – na krátkou vzdálenost, například testosteron z Leydigových buněk ve varlatech účinkuje na buňky v semenotvorných kanálků
• neurokrinní signalizace – speciální případ, kdy jsou signální molekuly vylučovány nervovými buňkami a působí na jiné buňky jako neurotransmittery nebo neurohormony
• autokrinní signalizace – vylučovaná signální látka se váže na stejnou tkáň, v níž byla vyrobena, a to včetně samotné buňky, která ji vyprodukovala; například estradiol z granulózních buněk ovlivňuje výrobu progesteronu v těchto buňkách
• juxtakrinní signalizace – mezi dvěma sousedními buňkami, propojenými pomocí membránových proteinů a receptorů; je to případ typický pro různé růstové faktory, jako je TNF-α, TGF-α, CSF-1 a EGF
• intrakrinní signalizace – signální molekula je dodána do tkáně, ale ta si ji ještě upraví: buď zcela změní, nebo zvýší/sníží její biologickou aktivitu; příkladem je thyroxin, který se účinkem jistých enzymů mění na trijodthyronin s odlišnou aktivitou
• kryptokrinní signalizace – zcela specifický typ přenosu signálu např. mezi spermatidami a Sertoliho buňkami; signální látka se vůbec neuvolní do mimobuněčného prostoru, ale je předána přes mezerový spoj

Přenos signálu buňkou

Je možné vystopovat určité obecné schéma buněčných signalizací. Nejčastěji je signál přijat na určitý receptor, který je v obvyklém případě umístěn na buněčné membráně. Mimo to však existují i vnitrobuněčné receptory, například různé steroidní receptory v cytosolu. Receptor naváže určitý ligand z okolí a obvykle na druhé straně spustí tzv. signalizační kaskádu. Jedná se vlastně o řadu proteinů, z nichž každý je aktivován tím předcházejícím. Umožňuje to mimo jiné zesílit původně skromný signál na bouři vnitrobuněčných pochodů odehrávající se v celém prostoru buňky. Jen díky tomu je možné například zcela zvnějšku zabít buňku v procesu tzv. apoptózy – signál je znásoben a tisíce enzymů vykonávají svou funkci.

Existuje velké množství různých signálních transdukcí, tedy přenosů signálu buňkou. Odvíjí se to do velké míry podle typu receptoru, který je v signalizaci angažován. Tak například pro receptory spřažené s G-proteinem je typické, že je aktivován G protein a následně často tzv. adenylátcykláza, která začne ve velkém vyrábět cAMP, tedy tzv. druhého posla. Přenosu z tyrosinkinázového receptoru se účastní často protein Ras a MAP kinázy. Pro cytokinový receptor je typická JAK/STAT signalizace. V embryonálním vývoji se mnohdy uplatňuje Wnt signalizace přes určitý typ receptorů spřažených s G proteinem.

Literatura

• CHEDRESE, Pedro J. Reproductive Endocrinology: A Molecular Approach. [s.l.]: [s.n.], 2009. 361 s. Dostupné online. 
• ALBERTS, Bruce , et al. The Molecular Biology of the Cell. [s.l.]: Garland Science, 2002. (4th. ed). Dostupné online. ISBN 0-8153-3218-1. 

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu buněčná signalizace na Wikimedia Commons