Клеткалы сигнализация

ИП №6 УМС при КазГМА

От 14 июня 2010 г.

Қарағанды мемлекеттік медицина университеті

Молекулярлық биология және медициналық генетика кафедрасы

Дәріс

Тақырыбы: Жасушааралық сигнализацияның және интеграцияның молекулярлық механизмдері.

Мамандығы: 051301 «Жалпы медицина»

Курс: 1

Уақыты: 50 мин.

Қарағанды 2009

Молекулалық биология және медициналық генетика кафедрасының отырысында талқыланды

Хаттама № ____________

«_____» __________ 2009ж.

Молекулярлық биология және

медициналық генетика каф. меңг., б.ғ.д., профессор Б.Ж. Құлтанов

Дәріс құрылымы

Тақырыбы:«Жасушааралық сигнализацияның және интеграцияның молекулярлық механизмдері.».

Мақсаты: сыртқы сингалдардың жасушаға беру жолдары және жасушалық жауаптың тетіктері.

Дәріс жоспары:

1. Фосфорлену және жасушалық сигнализация.

2. Жасушаға сигналды берудің негізгі этаптары.

3. Дефосфорленудің ролі.

4. Екінші мессенджерлер және олардың молекулярлық сигналдың үдеуіндегі ролі.

5. Жасушаларға сигнальдік молекулаларды жеткізу жолдары.

Дәрістің жоспары:

1. Клеткаға сыртқы биомолекулярлық сигналдарды беру жолдары және клетканың жауап беру механизмдері.

Клетка жиі өзіне тән ерекше сигнал жауабына молекулярлы каскадты механизмді жібереді, ол биохимиялық жауап кезінде интегративті жол жүзеге асырылады.

Эукариот клеткалары ақпараттық сигналдарды тасымалдайтын көптеген молекулалармен байланысады, ал сигналдарды беру процесстері жалпы бірдей, әрбір нақты жағдайда клетканың жауап беруге мүмкіншілігі болады. Соның ішінде көбірек белгілілері бұл:

1. Экзогенді сигналды молекулалар – гормондар (стероидты, пептидті).

Ферментативтік реакциялардың клеткаішілік каскадтары жиі сигналдық молекулалардың түріне байланысты емес.

Клеткалы жауаптың ерекшелігі рецептор түрімен анықталынады, өйткені клеткаларда рецепторлар жиынтығы бар, олар орналасады:

1- клеткада,

2-цитозолде,

3-ядрода.

Олар біріншіден ерекше сигналдарды алу үшін, екіншіден клеткалы жауапты шақыратын каскадтық ферментативтік реакцияларды жіберу үшін қызмет атқарады.

Сиганлды берудің жалпы кестесінің 5 негізгі этаптары бар.

Сигналды берудің бұзылуы әрбір этапта болуы мүмкін, ол ауруларға және патологиялық процесстерге әкеледі.

1 этап – лигандалармен байланысуы- (лиганд-байланысу, мысалы: рецептор+дәрі-дәрмек, немесе + антидене).

2 этап – рецептор активациясы.

3 этап – сигналды қайта жасау.

4 этап - эффектор активациясы.

5 этап – сигналдың әлсіреу.

Клеткалы сигнализация.

Фосфорлену және дефосфорлену – клетка ішілік сигналды берудегі негізгі механиздері. Бұл процесстерге екі түрлі ферменттер қатысады – ол киназалар және фосфатазалар. Олар сигналдық процесстерде маңызды роль атқарады.

Фосфорлену және дефосфорлену –бұл қайтымды пайда болатын және фосфатты эфирлі байланыстардың гидролизі. Биологиялық мембрананың құрылуына трансляцияда, генетикалық материалдың пайда болуына маңызы зор.

Фосфорленудің мәні

Фосфорлену – сигналды беру процессінде негізгі 2 - қызметті атқарады:

1- ақуыздардың конформациясының өзгеруі жәнеферменттердің активациясы.

2- ақуыз молекулаларындағы қосылысу бөліктерін жасайды, яғни белсенденген элементтермен бірлесетін жаңа ақуыздарды тартады, уақытша клеткаішілік берушілердің пайда болуына әкеледі.

Дефосфорленудің мәні

Кейде фосфатты алып тастау сигналды өшіргеннен кейін немесе сигналды жолдардың активациясынан кейін жүреді.

Екіншілік (қосымша) мессенджерлер (тасымалдаушылар) – бұл кішкентай молекулалар, рецептор активациясына жауап беруде, толып жатқан көп және жылдам клеткада синтезделінеді, және молекулярлық сигналдың күшеюі үшін қызмет атқарады.

Бес қосымша мессенджерлер бар, клеткаішілік сигнализация процесінде үлкен маңызды роль атқарады.

1 – циклдік аденозинмонофосфат (сАМР)

2 – циклдік гуанозинмонофосфат (сGМР)

3 – диацилглицеролтрифосфат (DАG)

4 – инозитолтрифосфат (УР3)

5 – кальций (Са)

Клеткаларға сигналдық молекулаларды жеткізу жолдары (тәсілдері).

1. Эндокринді механизм – клеткааралық сигнализацияның көбірек зерттелінген тәсілі (гормон – эндокриндік бездерде синтезделінеді және қан ағынымен нысаналы-клеткаларға тасымалданылады).

2. Паракринді механизм – клеткалар сигналды молекулаларды жасап шығарады, олар сол ұлпалардағы жақын көрші клеткаларды белсендіреді.

Сигналды молекулалар қан ағынына түспейді. Бұл жараның жазыла бастауы, ұлпаның қайта қалпына келуі, эмбрионның даму процесстеріндегі сигналды берудің негізгі тәсілі болып табылады.

3. Аутокринді механизм – бұл жергілікті (локалді) қатынас –шектелген сигналдарға жауап механизмі. Клетка өзіне меншікті сигналға жауап береді: ол сигналды молекуланы жасап шығарады, және нақ осы лигандаға жауап беру үшін қажетті, өзінің беткейінде рецепторлары болады.

4. Юкстакриндік сигналды жүйе – клетканың жапсырылу процесіне қатысады (қан клеткалары бір-біріне, немесе қабыну кезінде тамыр жүйесінің клеткаларына).

Сигнал бір клеткадан екінші клеткаға адгезионды байланыстар арқылы берілуі мүмкін.

Клеткалық рецепторлардың қатысуымен болатын сигнализация

Ағзаның барлық клеткалары әрдайым әртүрлі ақпараттармен алмасады. Тек қажетті сигналды молекулаларды анықтауға, клеткада ерекше рецепторлар жиынтығы бар. Сөйтіп, клетка тек рецепторы бар сигналға ғана жауап береді. Рецепторлар жиынтығы даму және дифференцирлену процесінде өзгеруі мүмкін.

Кейбір клеткалар тірі қалу үшін сигнал қабылдауы қажет. Сигналды молекулалардың рецепторлармен байланысуының бұзылуы кезінде клеткалық өлім бағдарламасы жіберіледі.

Клеткалық сигнализациядағы азот оксидінің (NO) атқаратын маңызы.

Стенокардия кезінде нитроглицериннің әсері бұріннан белгілі, бірақ оның әсерінің механизмі 1990 жылдары оқып зерттелінді. Нитроглицерин жылдам азот оксидіне айналады, ол эндотелиальді және жұмсақ бұлшық ет клеткаларын әлсіретіп (босаңсытып), миокардта қан ағымын жақсартады.

Азот оксиді көптеген клеткаларда жасалынып шығады, бірақ оның қызмтеі 3-клетка категориясында көрінеді:

1-ші эндотелиальдік (эпителийді әлсіретеді);

2-ші орталық жүйке жүйесінде – нейрондар арасында сигналдарды беру;

3-ші иммунды жүйедегі клеткаларда – иммунды жауапқа қатысады.

Мобильді лигандалар және ядролы рецепторлар

Мембрана арқылы өтуге қабылетті және клеткадағы цитозольді немесе ядролы рецепторлармен байланысатын липофильді лигнадалар бар (бұл стероидты гормондар, витамин Д3, қалқанша безінің гормондары). Бұл лигандалар клетканың дамуын және дифференцировкасын, және клетканың, мүшенің метаболизмін реттейді.

Стероидтық гормондар рецепторлары цитоплазмада, иммунофилинді (hsp 56), жылу шок ақуызын (hsp 90) қосатын, ірі ақуызды шаперондар – комплексі құрамында болады.

Әдебиет:

Негізгі

1. Стамбеков С.Ж., Петухов В.Л. Молекулалық биология. Оқулық/ҚР. Новосибирск: Семей МУ, 2003. –216 бет.

2. Әбилаев С.А. Молекулалық биология және генетика. Шымкент.2008, 424 б

3. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003,544 с.

4. Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки, Руководство для врачей. Пер с англ. М.: БИНОМ – Пресс,2003- 272 с.

5. Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина,2003.

6. Генетика. Учебник для ВУЗов / Под ред. Академика РАМН В.И. Иванова. – М.: ИКЦ «Академкнига»,2006.-638 с.:ил.

Қосымша:

1. Уилсон Дж., Хант Т. Молекулярная биология клетки. Сборник задач. Пер. с англ. –М.,Мир, 1994 -520 с.

2. Казымет П.К., Мироедова Э.П. Биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов. – Астана,2006,2007.

3. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У., Алматы,2004

•

• Бақылау сұрақтары:

1. Сигналді беру процесінде қандай ферменттер негізгі рөл атқарады.

2. Жасушааралық сигнализация процесінде негізгі екінші мессенджерлердің атқаратын рөлін атаңыз.

3. Жасушалардың бекінуіне қандай сигналдық жүйе қатысады.