Buněčná komunikace je proces složený z mezibuněčné a intracelulární komunikace. Informace se tedy nejprve vyměňují mezi buňkami prostřednictvím poselských látek. V buňce je pak signál přenášen a dokonce zesílen prostřednictvím receptorů a sekundárních poslů.
Co je to buněčná komunikace?
Buněčná komunikace je proces složený z mezibuněčné a intracelulární komunikace. Buněčná komunikace se používá k přenosu vnějších podnětů přenášením signálů mezi buňkami a uvnitř buněk. K přenosu externího signálu dochází prostřednictvím konkrétních poslů, jako je hormonů, neurotransmiterzprostředkovaná nebo iontově zprostředkovaná transdukce elektrických stimulů, povrch vázaný na buňky molekulynebo látky s vysokou molekulovou hmotností v mezibuněčném prostoru. Signály vstupují do vnitřku buňky prostřednictvím receptorů nebo takzvaných mezerových spojů a spouští tam kaskádu reakcí v závislosti na přenosové cestě. V buňce se tedy tvoří druzí poslové (sekundární poslové látky), které přenášejí signál do cílového místa a současně ho zesilují. K zesílení signálu dochází, protože externí signál vede k tvorbě velkého počtu druhých poslů. Na rozdíl od mezibuněčné komunikace jsou v intracelulární komunikaci signály zpracovávány v buňce a převedeny na reakci. Zde informace není přenášena z buňky do buňky, ale je předávána chemickými posly při zesílení do buněčného cílového místa. Celý tento proces intracelulární komunikace je také známý jako signální transdukce.
Funkce a úkol
V mnohobuněčných organismech zpracovává intracelulární komunikace signály přenášené extracelulárními posly i vnějšími podněty (sluch, zrak, zápach). Transdukce signálu reguluje důležité biologické procesy, jako je gen transkripce, imunitní odpověď, buněčné dělení, vnímání světla, vnímání pachu nebo svalová kontrakce. Nástup intracelulární komunikace je vyvolán extracelulárními nebo intracelulárními podněty. Mezi extracelulární spouštěče patří hormonů, růstové faktory, cytokiny, neurotrofiny nebo neurotransmitery. Mimobuněčnými podněty jsou dále také vlivy prostředí, jako jsou světelné nebo zvukové vlny. Intracelulárně, vápník ionty často spouští kaskády přenosu signálu. Extracelulární signály jsou nejprve přijímány receptory umístěnými v buňce nebo v buňce buněčná membrána. Rozlišuje se mezi cytosolickými a membránovými receptory. Cytosolické receptory jsou umístěny v buňce v cytoplazmě. Představují cíle pro malé molekuly které mohou snadno projít skrz buněčná membrána. Patří mezi ně steroidy, retinoidy, uhlík oxid uhelnatý a oxid dusnatý. Například steroidní receptory, jakmile jsou aktivovány, zajišťují tvorbu druhých poslů odpovědných za transkripční procesy. Membránově vázané receptory jsou umístěny v buněčná membrána a mají jak extracelulární, tak intracelulární domény. Během přenosu signálu signál molekuly připojte se k extracelulární doméně receptoru a změnou její konformace zajistěte přenos signálu do intracelulární domény. Tam pak probíhají biochemické procesy, které umožňují vytvoření kaskády druhých poslů. Membránové receptory jsou rozděleny do tří skupin, iontové kanály, receptory spojené s g-proteinem a receptory spojené s enzymy. Mezi iontovými kanály jsou opět iontové kanály s ligandovými a napěťovými bránami. Jedná se o transmembránu Proteinů které se aktivují nebo deaktivují v závislosti na signálu, čímž se mění propustnost pro určité ionty. Receptor spojený s g-proteinem, pokud je aktivován, způsobí, že se G-protein rozpadne na dvě složky. Tyto dvě složky jsou aktivní a zajišťují přenos signálu vytvářením určitých druhých poslů. Receptory spojené s enzymy jsou také receptory vázané na membránu, které uvolňují enzymy vázán na ně při přenosu signálu. Existuje tedy šest tříd receptorů spojených s enzymy. V závislosti na aktivovaném receptoru jsou přenášeny odpovídající signály. Například receptor tyrosinkináza představuje receptor pro hormon inzulín. To znamená, že účinek inzulín je zprostředkován prostřednictvím tohoto receptoru. Některé buňky jsou propojeny takzvanými mezerami. Mezery jsou kanály mezi sousedními buňkami a představují formu intracelulární komunikace. Když signál dosáhne konkrétní buňky, mezery zajišťují jeho rychlé šíření v sousedních buňkách.
Nemoci a poruchy
Přerušení intracelulární komunikace (signální transdukce) je možné v mnoha bodech procesu signální transdukce a může mít různé zdraví účinky. Mnoho nemocí vyplývá z nedostatečné účinnosti určitých receptorů. Pokud jsou ovlivněny imunitní buňky, v důsledku toho dojde k imunodeficienci. autoimunitní nemoci a alergie jsou způsobeny chybným zpracováním procesů přenosu intracelulárního signálu. Ale nemoci jako cukrovka mellitus nebo arterioskleróza jsou také často výsledkem neúčinných receptorů. v cukrovkanapříklad může být dost inzulín. Kvůli chybějícím nebo neúčinným inzulinovým receptorům však rezistence na inzulín v tomto případě existuje. Ve výsledku se produkuje ještě více inzulínu. Nakonec může dojít k vyčerpání slinivky břišní. Mnoho duševních chorob lze také vysledovat zpět k poruchám v intracelulární buněčné komunikaci, protože v mnoha případech není přenos signálu dostatečně zajištěn nedostatečně účinnými receptory pro neurotransmitery. Neurotransmitery také hrají důležitou roli v duševní nemoc. Vědci například zkoumají, které poruchy v komplexních procesech přenosu signálu mohou vést na nemoci, jako je deprese, mánie, bipolární porucha nebo schizofrenie. Genetické příčiny mohou také vést k narušení intracelulární komunikace. Jeden konkrétní příklad dědičných poruch se týká mezerových uzlů. Jak již bylo zmíněno dříve, mezerové spoje jsou kanály mezi sousedními buňkami. Jsou tvořeny transmembránou Proteinů nazývané komplexy konexinu. Několik mutací těchto proteinových komplexů může vést hluboký ztráta sluchu nebo dokonce hluchota. Jejich příčina spočívá ve vadné funkci mezerových spojů a výsledném narušení buněčné komunikace.
