Transdukcia signálu je prenos vonkajších a vnútorných podnetov v organizme. Receptor proteíny, druhí poslovia a enzýmy sa na tejto signálnej transdukcii podieľajú primárne. Poruchy prenosu signálu sú základom väčšiny chorôb, ako sú napr rakovina a autoimunitné ochorenia.
Čo je prenos signálu?
Pomocou fyziologického prenosu signálu alebo prenosu signálu reagujú bunky tela na vonkajšie a vnútorné podnety. Pomocou prenosu fyziologického signálu alebo prenosu signálu reagujú bunky tela na vonkajšie a vnútorné podnety. V tomto procese sa signál transformuje a preniká do vnútra bunky, kde spúšťa bunkový efekt prostredníctvom signálneho reťazca. Týmto spôsobom sa môžu prenášať signály z jedného oddelenia tela do druhého. Bunky sú tak schopné navzájom komunikovať. K prenosu signálu dochádza buď na jednej úrovni, alebo na viacerých úrovniach. Ak je do procesu zapojených niekoľko úrovní zapojených do série, nazýva sa to signalizačná kaskáda. Enzýmy a sekundárni poslovia sú zapojení do prenosu signálu. Preto často hovoríme o biochemickom procese sprostredkovanom enzýmami, pri ktorom sa biologická informácia prenáša nosičmi. Signály z rôznych zdrojov sú koordinované v cytoplazme alebo jadre. Rôzne signálne dráhy bunkového typu spolu tvoria takzvanú signalizačnú sieť. Imunitné reakcie a svaly kontrakcie, rovnako ako vizuálne a čuchové vnemy, sa všetky spoliehajú na prenos signálu.
Funkcia a úloha
Proteíny nájdete na internete bunková membrána a vo vnútri bunky tela. Títo proteíny slúžia ako receptory. Signalizácia molekuly sa pripájajú k receptorovým proteínom na povrchu. Receptory teda prijímajú signály zvonka alebo zvnútra a prenášajú ich do vnútra bunky na spracovanie. Najznámejšia signalizácia molekuly zahŕňajú neurotransmitery a hormóny, napríklad. V ľudskom tele existuje veľa rôznych receptorov. Cystolické receptory sú napríklad umiestnené vo viskóznej časti cytoplazmy. Tento typ receptorov zahrnuje hlavne steroidné receptory. Od týchto receptorov je potrebné odlíšiť membránové receptory. Majú intracelulárnu a extracelulárnu hladinu. Sú teda schopné viazať signálne molekuly mimo bunky. Aby signál mohol preniknúť dovnútra, menia svoju priestorovú štruktúru. Samotný signál nepreniká do bunky. Namiesto toho sa informácie o signáli dostávajú do vnútra bunky prostredníctvom biochemických procesov proteínov. Tieto biochemické procesy sú riadené hydrofilnými látkami, ako sú neurotransmitery. Membránovo viazané receptory sú buď iónové kanály, receptory spojené s G proteínom alebo signálne dráhy spojené s enzýmom. Iónové kanály sú transmembránové proteíny. Sú buď aktivované alebo deaktivované signálom. Priepustnosť membrány sa tak pre určité ióny zvyšuje alebo znižuje. Iónové kanály sú obzvlášť dôležité pre nervové signály. Receptory spojené s G proteínom stimulujú G proteín, aby nahradil viazaný GDP chemickou zlúčeninou GTP. To spôsobí, že sa G proteín rozpadne na jednotky α a βγ, ktoré obidve prenášajú signál. Receptory spojené s G proteínom sa podieľajú na procesoch, ako sú videnie a čuch. Signálne dráhy spojené s enzýmom pozostávajú zo šiestich podtried. Všetky zodpovedajú transmembránovým proteínom. Vo vzťahu k týmto signálnym dráham hrajú úlohu procesy, ako je fosforylácia sprostredkovaná kinázou a fosfatázou sprostredkovaná defosforylácia. Bez ohľadu na signálnu cestu je skutočným cieľom prenosu signálu prenos vnútorných a vonkajších signálov na efektorové proteíny vo vnútri bunky. Táto transdukcia sa uskutočňuje cieleným spôsobom interakcie medzi viacerými proteínmi. V tomto procese zohráva hlavnú úlohu aktivácia signálnych proteínov a intracelulárnych signálnych proteínov. Niektoré signály sú zosilnené súčasnou aktiváciou viacerých efektorových proteínov. Druhý posol je obzvlášť dôležitý pre vzájomné prepojenie signálnych transdukčných dráh a integráciu rôznych signálov. Jedná sa o rozhrania rôznych dráh, ktoré môžu spúšťať reakcie špecifické pre bunky. Transdukcia signálu umožňuje jednobunkovému organizmu prispôsobiť sa svojmu prostrediu, napríklad reguláciou sotff metabolizmu alebo gen výraz. Týmto spôsobom proces umožňuje prežitie jednobunkového organizmu. U mnohobunkových organizmov prenos signálu umožňuje príjem a spracovanie vnútorných a vonkajších podnetov. Transdukcia signálu je preto nenahraditeľná aj pre ich prežitie. Popísaný proces ovplyvňuje napríklad bunkový rast, bunkové delenie a bunkovú smrť.
Choroby a poruchy
Ak dôjde k narušeniu signálnych dráh, môže toto narušenie vyústiť do rôznych chorôb. Rakoviny, cukrovka, oblička choroba a autoimunitné ochorenia preukázané, že súvisia s poruchami prenosu signálu. Signálna molekula sa zvyčajne viaže na jeden z opísaných receptorov na povrchu bunky a môže v zložitej reakcii vyvolať bunkové delenie. V rakovina, mutácie v kódujúcich génoch na signalizáciu molekuly, receptory alebo enzýmy mať za následok zvýšenú alebo nesprávne nasmerovanú aktivitu signálnej dráhy. To má za následok zvýšenie stimulácie bunkového delenia. V tejto súvislosti zohrávajú hlavnú úlohu enzýmy zapojené do transdukcie. Často vykazujú zvýšenú aktivitu v rakovina. Farmakológia preto chce v budúcnosti selektívne inhibovať tieto enzýmy a vyvinúť tak protirakovinové liečivo. Aj napriek protirakovinovým látkam sa lekársky výskum v súčasnosti (od roku 2015) intenzívne venuje vývoju metód liečby založených na procesoch signálnej transdukcie. Dokonca cholera, čierny kašeľ, a rozšírené bežné ochorenia ako napr vysoký tlak sú spojené s poruchami prenosu signálu, o ktorých sa predpokladá, že ich uľahčujú určité vonkajšie podnety. The drogy dnes dostupné pre rôzne choroby tiež už špecificky interferuje s prenosom signálu. Je pravdepodobné, že v budúcnosti bude tento zásah ešte cielenejší a cieľavedomejší.