بخشی از مقاله
چکیده
سیگنال ترنسداکشن1 در بیولوژي، یک مکانیسم سلولی است که محركها را به پاسخ سلولی مشخصی تبدیل مینماید و با یک سیگنال فیزیکی یا شیمیایی آغاز و به گیرنده میرسد و باعث تغییر عملکرد سلول میشود. رسپتورها در غشاء سلول هستند که قسمتی از آنها در داخل و قسمتی در خارج سلول است. سیگنالهاي شیمیایی به قسمت بیرونی پروتئین گیرنده میچسبند و شکلش را تغییر میدهند و این باعث به وجود آمدن سیگنال دیگري در داخل سلول میشود.
برخی مسنجرهاي شیمیایی مثل تسترون میتوانند از غشا سلولی بگذرند و مستقیماً به رسپتورها در سیتوپلاسم یا هسته بچسبند. برخی مواقع مجموعه سیگنالهاي زیادي - مثل آبشار - وارد سلول میشوند و در هر مرحله هم تقویت میشوند به همین دلیل یک سیگنال کوچک میتواند باعث پاسخهاي بزرگی شود. سرانجام، سیگنال باعث به وجود آوردن تغییراتی در سلول میشود که ممکن است این تغییرات در داخل هسته و در DNA باشد یا ممکن است در سیتوپلاسم و در عملکرد آنزیمها باشد.
بیشتر وقتها توالیهاي منظم فعل و انفعالات شیمیایی داخل سلول درگیر میشوند و توسط آنزیمها حمل شده و از طریق مسنجرهاي ثانویه لینک میشوند. به این ترتیب »مسیر مسنجر ثانویه«2 تولید میشود که معمولاً خیلی سریع اتفاق میافتد. تعداد پروتئین ها و بقیه مولکولهایی که در این پدیده شرکت میکنند در طول پروسه زیاد میشود به همین دلیل مجموعه سیگنالها توسعه یافته و محركهاي خیلی کوچک باعث پاسخهاي بزرگی میشوند.
در باکتريها و سایر ارگانیسمهاي تک سلولی فرآیند ترنسداکشن یک سلول به چندین راه محدود میشوند که میتواند به محیط پاسخ دهد ولی در ارگانیسمهاي چند سلولی نظیر بسیاري از آبزیا، تعداد بسیار زیادي از این فرآیندها براي تعدیل رفتارهاي سلولهاي انفرادي استفاده میشود بدین وسیله عملکرد ارگانسیم در حالت کلی هماهنگ میشود. هر چه ارگانیسمها پیچیدهتر باشند این مکانیسمها پیچیدهتر است. بدین ترتیب چسبیدن به قسمت سطح داخلی یا خارج سلول با تکیه بر سیگنال ترنسداکشن انجام میشود. بسیاري از پروسههاي بیماري مثل دیابت و بیماريهاي قلبی و سرطان از طریق مسیرهاي ناقص سیگنال ترنسداکشن بوجود می آید که این نشان دهنده اهمیت حیاتی این پدیده در بیولوژي و پزشکی است.
اهمیت سیگنال ترنسداکشن
امروزه یکی از داغترین بحثهاي بیولوژي مولکولی سیگنال ترنسداکشن است که در واقع مطالعه در این مورد است که چگونه یک سلول ارتباط برقرار میکند. هر سلول میتواند از طریق آشکار شدن این توانایی در تولید، تشخیص، تفسیر و ترجمه و پاسخ به علائم محیطی ارتباط برقرار کند. سیگنال در واقع به معنی مولکولهاي شیمیایی است که در اطراف وجود دارند. سلول میتواند بسیاري از این مواد شیمیایی را شناسایی کند. این مواد شناساننده مولکولها- که توسط ژنهاي حامل خود سلول تولید میشوند- به سلولها اجازه میدهد که با این مواد شیمیائی به زبان سلول صحبت کنند.
این توانایی در ارتباط برقرار کردن باعث میشود سلولها متحول شوند و تکامل یابند. اگر یک سلول نتواند این سیگنالهاي محیطی مثلاً غذا یا شکارچیها را دریافت کند و پاسخ دهد ، نمیتواند خود را با محیط سازگار کند و در طول زمان از بین خواهد رفت به همین دلیل یک بخش حیاتی از زندگی سلول را تشکیل میدهد. دانشمندان با مطالعه این ارتباطات به نتایج متحیر کنندهاي در مورد بیولوژي دست یافتند یکی از آنها این است که پروسه سیگنال ترنسداکشن میتواند منجر به بیماري شود.
این یافتهها باعث شد که محققین پزشکی به دنبال این موضوع باشند که چطور چنین چیزي ممکن است و تحقیق در این مورد به اطلاعات زیادي منجر شد و گام بسیار مهمی بود. یافتههاي محققین مربوط به تعداد زیادي از بیماريها و داروهایی بود که آنها را درمان میکرد. در نتیجه محققین به بررسی این موضوع روي آوردند به امید این که به محصولاتی برسند که باعث افزایش سلامتی انسان شود.[14]
مفهوم سیگنال ترنسداکشن
سیگنال ترنسداکشن یک اصطلاح در بیولوژي است و وقتی مورد استفاده قرار میگیرد که در تحقیقات بیولوژي سلولی به عناوینی مثل سیگنالهاي شیمیایی که توسط سلول دریافت میشوند برخورد میکنیم - چگونه این سلولها دریافت میشوند، چگونه سلول آنهار ا تفسیر میکند و چگونه مکانیسم سلولی میتواند به آن پاسخ دهد.
سیگنال ترنسداکشن در واقع اصطلاحی است که ساختار آن، هدف و عملکرد آن را به طور واضح مشخص میکند. در سیگنال ترنسداکشن یک پیغام میتواند از یک محل به محل دیگر برود و هنوز هم ماهیت اصلی خود را حفظ کند.
سیگنالهایی که توسط سلولها وفرستاده میشوند بسیار سادهتر از این هستند یک سلول- که علامتدهنده است- یک مولکول شیمیایی تولید میکند که توسط سلول دیگري دریافت میشود- سلول دریافت کننده- و این سلول از گیرنده پروتئینی خود براي تشخیصی این مولکول استفاده میکند و به آن پاسخ میدهد. پروتئین که در اینجا به عنوان گیرنده عمل میکند، اولین مرحله این پروسه می باشد این سیگنالهاي شیمیایی روي قسمت خارجی سلول به سیگنالهاي مختلفی در داخل سلول تبدیل میشوند و این سیگنالهاي داخلی روي رفتار مستقیم سلول اثر میگذارند - شکل - 1 و این یک تحول بیولوژیکی از سیگنال ترنسداکشن است که یک عنصر اساسی براي برقراري باطارت در سلول می باشد. دانشمندان اخیراً دریافتند که این عامل در بقاي سلول نقش مهمی دارد.
عوامل موثر در ارتباطات سلولی
سه عامل اصلی در این ارتباطات سلولی موثرند که عبارتند از:
-1 سیگنالهایی که فرستاده میشوند. این سیگنالها مولکولهاي شیمیایی بسیار متنوعی میباشند که ممکن است آلی یا غیر آلی باشند و در محیطی که سلول زندگی میکند وجود دارند.به این سیگنالها لیگاند1 نیز گفته میشود. لیگاندها مولکولهاي کوچکی هستند که بطور اختصاصی به مولکولهاي بزرگتر متصل میشوند مانند هورمون که یک لیگاند براي یک گیرنده پروتئینی مشخص میباشد.
-2 تشخیص این سیگنالها به عهده گیرنده یا رسپتور2 است که روي سلول قرار گرفته، رسپتورها جاذبه زیادي براي سیگنال-هاي شیمیایی دارند و به طور اختصاصی به آنها متصل میشوند. گیرنده ها پروتئین هاي غشایی مخصوصی هستند که ممکن است در داخل سیتوپلاسم یا هسته نیز وجود داشته باشند. این گیرنده ها توانایی تشخیص و اتصال به مولکولهاي لیگاند و فعال کردن آنها و فرستادن سیگنال به مولکولهاي سیگنالینگ بعدي را دارند.
-3 پس از باند شدن، ترکیبات سوم، که مولکولهاي سیگنالینگ داخلی هستند سیگنالهاي اصلی را به داخل براي تغییر رفتارهاي سلولی هدایت میکنند . بطور کلی مولکولهاي سیگنالینگ را میتوان به دو گروه تقسیم نمود:
١- مولکولهاي خارج سلولی: که این مولکولها خود به دو دسته تقسیم میشوند : دسته اول توسط گیرنده هاي غشاء سلولی دریافت میشوند مانند پروتئین ها ، پپتیدها و مشتقات آمینواسیدها و اسیدهاي چرب. دسته دوم توسط گیرنده هاي درون سلولی دریافت میشوند مانند هورمونهاي استروئیدي. ٢- مولکولهاي خارج سلولی مانند AMP حلقوي و یون کلسیم.
انواع سیگنالها:
سیگنالهاي سلولی آلی یا غیر آلی هستند که به سادگی در محیط زیست اطراف ما وجود دارند و تعداد آنها هر روز اضافه می-شود. بر خی از آنها عبارتند از پروتئینها، پپتیدها، آمینواسیدها، نوکلئوتیدها، استروئیدها و گازها. بر خی از این مولکولها مثل گازها به طور طبیعی در محیط زیست وجود دارند. گاز نیتروژن که توسط برخی از باکتريها استفاده میشود مثالی از مولکولهاي سیگنالی است. بقیه مولکولهاي علامت دهنده از اجزاء اصلی ترکیبات زنده هستند - مثل آمینواسیدها - یا به صورت بیولوژیکی توسط خود سلولها تولید میشوند - مثل پروتئین ها - . با اینکه تعداد این مولکولهاي سیگنالی زیاد است، ارتباط بین سلولها در ارگانیسمهاي چند سلولی را میتوان در چند نوع کلی تقسیمبندي نمود: - شکل - 2
-1 سیگنالهاي اندوکرینی3 سیگنالهایی هستند که در کل ارگانیسم پخش میشوند و معمولاً در داخل رگ گردش خون جانوران یا شیره گیاهان سیگنال میدهند. به مولکولهاي سیگنالی که به این صورت استفاده میشوند هورمونها گفته میشود که توسط سلولهاي اندوکرینی در جانوران تولید میشود.
-2اگر سیگنالی ترشح شود و فقط در همان موضع اطراف سلول ترشحی باقی بماند، نوع دومی از ارتباط را به وجود میآورد که به آن سیگنالهاي پاراکراینی4 گفته میشود. از آنجا که این سیگنالها زیاد از موضع منبع اولیه خود دور نمیشوند به عنوان میانجیهاي موضعی5 عمل میکنند. بسیاري از این میانجیهاي موضعی مسئول تنظیم کردن یا بهبود التهابات در محل عفونتها میباشند.
-3 نوع سوم سیگنالهاي عصبی هستند و توسط نورونها سیگنالها را در کانالهاي خصوصی به سلولهاي انفرادي میرساند.
