Co je to buněčná signalizace?

Buněčná signalizace je obecný termín odkazující na mnoho a rozmanitých procesů, kterými se generují, udržují, používají a ukončují komunikace řídící činnosti na buněčné úrovni. Podstatná část genomu organismu obecně kóduje proteiny podílející se na signalizačních procesech, protože buněčná signalizace je zapojena do všeho od vývoje organismu po reakci na různé podněty uvnitř a vně organismu. Pro ilustraci důležitosti správné signalizace mohou defekty v jediné signální dráze u mnoha organismů způsobit vývojové problémy, které vedou k dětské úmrtnosti. Většina signalizace se vyskytuje mezi buňkami jednotlivého organismu, ale někdy se může vyskytovat i mezi organismy různých druhů.

Buněčná signalizace může nastat mnoha různými způsoby. Některé se odehrávají uvnitř jednotlivé buňky bez ohledu na vnější buňky. Mezibuněčná komunikace může nastat prostřednictvím juxtacrinové signalizace, pomocí které dvě buňky v přímých kontaktech výměnných signálů; parakrinní signalizace, pomocí které buňky komunikují na relativně krátké buněčné vzdálenosti; a endokrinní signalizaci, pomocí které komunikují buňky, které jsou relativně od sebe vzdáleny. Buňky komunikují s nesousedními buňkami uvolňováním signalizačních prvků do blízkého buněčného prostředí nebo do krve. Signály uvolňované do krve jsou označovány jako hormony a jsou schopné způsobit významné změny ve vzdálených buňkách.

Je nezbytné, aby tvorba a proliferace buněčných signálů byla úzce regulována, takže signální dráhy jsou zřídka tak jednoduché jako „buněčný signál A způsobuje účinek B.“ Navíc se mnoho signálních procesů významně překrývá a pro vytvoření efektu může být zapotřebí mnoho různých signalizačních komponent. Procesy buněčné signalizace jsou následně běžně organizovány do „signalizačních drah“, které popisují mnoho různých signalizačních a regulačních složek, které existují mezi počátečním signálem nebo signály a konečným účinkem nebo účinky. Rozdíly v signálních drahách buněk mohou ovlivnit rychlost, účinnost a přesnost signálu. To je důležité, protože někdy musí být stimul nebo signál schopen vyvolat silný účinek velmi rychle, zatímco v jiných případech je důležitější, aby podnět vyvolal reakci, která odpovídá síle signálu.

Existuje několik různých metod, kterými vědci studují buněčnou signalizaci. Tradiční metody jsou obecně zaměřeny na identifikaci a popis konkrétních částí buněčné signální dráhy. Jeden možný způsob, jak toho dosáhnout, zahrnuje prevenci exprese genu podezřelého z účasti na signální dráze a pozorování účinků. Jiný přístup ke studiu buněčných signalizačních drah zahrnuje biologický přístup známý jako biologie systémů. V biologii systémů se analyzují široké, větvící se signální dráhy, zaznamenávají se jejich vznikající vlastnosti a analyzují se účinky malých změn v celém systému.