Signaltransduktion
En signaltransduktion i biologien er en cellulær mekanisme. Den omdanner en stimulus til et respons i cellen. Der er to faser i denne proces:
- Et signalmolekyle knytter sig til et receptorprotein på cellemembranen.
- En anden budbringer sender signalet videre ind i cellen, og der sker en ændring i cellen.
Signaltransduktion starter altså med et signal til en cellereceptor og slutter med en ændring i cellens funktion. I begge trin kan signalet forstærkes. Et signalmolekyle kan således forårsage mange reaktioner.
Receptorer befinder sig i cellemembranen, hvor en del af receptoren befinder sig uden for og en del inde i cellen. Det kemiske signal binder sig til den ydre del af receptoren og ændrer dens form. Dette forårsager et andet signal inde i cellen. Nogle kemiske budbringere, f.eks. testosteron, kan passere gennem cellemembranen og binde direkte til receptorer i cytoplasmaet eller kernen.
Nogle gange er der en kaskade af signaler i cellen. Med hvert trin i kaskaden kan signalet forstærkes, så et lille signal kan resultere i et stort respons. Til sidst skaber signalet en ændring i cellen, enten i udtrykket af DNA i kernen eller i aktiviteten af enzymer i cytoplasmaet.
Oftest er det ordnede sekvenser af biokemiske reaktioner i cellen, der er involveret. De udføres af enzymer og forbindes via sekundære budbringere. Der opstår således en "second messenger pathway". Disse ting sker normalt hurtigt, nogle gange meget hurtigt. De kan vare fra millisekunder (i tilfælde af ionflux) til dage for genekspression.
Antallet af proteiner og andre molekyler, der deltager i processen, stiger i løbet af processen. Der opstår således en "signalkaskade", og en relativt lille stimulus kan forårsage en stor reaktion.
I bakterier og andre encellede organismer begrænser de transduktionsprocesser, som en celle har, antallet af måder, hvorpå den kan reagere på sit miljø. I flercellede organismer anvendes mange forskellige signaltransduktionsprocesser til at koordinere de enkelte cellers adfærd. På denne måde er organismens funktion som helhed organiseret. Jo mere kompleks organismen er, jo mere komplekst er det repertoire af signaltransduktionsprocesser, som organismen må besidde.
Derfor er det på celleniveau nødvendigt med signaltransduktion for at kunne registrere både det ydre og det indre miljø. Mange sygdomsprocesser som f.eks. diabetes, hjertesygdomme, autoimmunitet og kræft skyldes fejl i signaltransduktionsvejene. Dette understreger den kritiske betydning af signaltransduktion for biologi og medicin.
Disse systemer til kommunikation mellem celler er meget gamle og findes i alle metazoer.
Viser hele spektret af signaltransduktionsveje
Signaltransduktionsveje
Eksterne reaktioner og interne reaktioner i forbindelse med signaltransduktion
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er signaltransduktion?
A: Signaltransduktion er en cellulær mekanisme, der omdanner en stimulus til en reaktion i cellen.
Q: Hvad er de to faser af signaltransduktion?
A: De to faser af signaltransduktion er (1) når et signalmolekyle lægger sig til et receptorprotein på cellemembranen, og (2) når en anden budbringer sender signalet ind i cellen, hvilket medfører en ændring i cellen.
Spørgsmål: Hvordan kan signaler forstærkes i begge faser af signaltransduktionen?
Svar: Signaler kan forstærkes i begge faser af signaltransduktionen ved, at et signalmolekyle forårsager mange reaktioner.
Spørgsmål: Hvor er receptorer placeret i cellerne?
Svar: Receptorer er placeret i cellemembranen med en del af receptoren uden for og en del inde i cellen.
Spørgsmål: Hvordan fungerer kemisk signalering i cellerne?
Svar: Kemisk signalering fungerer i cellerne ved at binde sig til receptorer på den ydre del af membranen, som forårsager et andet signal inde i cellen. I nogle tilfælde kan der være tale om en kaskade af signaler i cellen, som forstærker små signaler til store reaktioner. I sidste ende skaber dette ændringer i genekspression eller enzymaktivitet i cellerne.
Spørgsmål: Hvordan foregår disse processer normalt hurtigt?
A: Disse processer sker normalt hurtigt, fordi de kan vare fra millisekunder (i tilfælde af ionflux) til dage for genekspression.
Spørgsmål: Hvorfor er det vigtigt at forstå, hvordan signaltransduktion fungerer?
A: Det er vigtigt at forstå, hvordan signaltransduktion fungerer, fordi mange sygdomsprocesser som f.eks. diabetes, hjertesygdomme, autoimmunitet og kræft skyldes defekter i disse veje. Desuden hjælper forståelsen af disse systemer med at koordinere adfærden mellem de enkelte celler, så organismerne kan fungere som hele enheder.
