Co to jest sygnalizacja komórkowa?

Sygnalizacja komórkowa to ogólny termin odnoszący się do wielu i różnorodnych procesów, za pomocą których komunikacja sterująca działaniami na poziomie komórki jest generowana, utrzymywana, wykorzystywana i kończona. Zasadnicza część genomu organizmu ogólnie koduje białka zaangażowane w procesy sygnalizacyjne, ponieważ sygnalizacja komórkowa bierze udział we wszystkim, od rozwoju organizmu po reakcję na różne bodźce wewnątrz i na zewnątrz organizmu. Aby zilustrować znaczenie prawidłowej sygnalizacji, defekty w pojedynczej ścieżce sygnałowej mogą, w wielu organizmach, powodować problemy rozwojowe prowadzące do śmiertelności niemowląt. Większość sygnałów występuje między komórkami pojedynczego organizmu, ale czasami może wystąpić między organizmami różnych gatunków.

Sygnalizacja komórkowa może wystąpić na wiele różnych sposobów. Niektóre mają miejsce w pojedynczej komórce bez względu na komórki zewnętrzne. Komunikacja międzykomórkowa może odbywać się poprzez sygnalizację juxtacrine, za pomocą której dwie komórki w bezpośrednich sygnałach wymiany kontaktowej; sygnalizacja parakrynna, dzięki której komórki komunikują się na stosunkowo krótkich odległościach komórkowych; i sygnalizacja hormonalna, za pomocą której komunikują się komórki stosunkowo odległe od siebie. Komórki komunikują się z niesąsiadującymi komórkami, uwalniając elementy sygnalizacyjne do pobliskiego środowiska komórkowego lub do krwi. Sygnały uwalniane do krwi są nazywane hormonami i mogą powodować znaczące zmiany w odległych komórkach.

Konieczne jest ścisłe regulowanie wytwarzania i proliferacji sygnałów komórkowych, dlatego ścieżki sygnałowe rzadko są tak proste, jak „sygnał komórkowy A powoduje efekt B.” Ponadto wiele procesów sygnalizacyjnych nakłada się znacznie i wiele różnych elementów sygnalizacyjnych może być koniecznych do wygenerowania efektu. W konsekwencji procesy sygnalizacji komórkowej są zwykle zorganizowane w „szlaki sygnałowe”, które opisują wiele różnych komponentów sygnalizacji i regulacji, które istnieją między początkowym sygnałem lub sygnałami a końcowym efektem lub efektami. Różnice w ścieżkach sygnałowych komórek mogą wpływać na szybkość, wydajność i precyzję sygnału. Jest to ważne, ponieważ czasami bodziec lub sygnał musi być w stanie bardzo szybko wywołać silny efekt, podczas gdy w innych przypadkach ważniejsze jest, aby bodziec indukował odpowiedź odpowiadającą sile sygnału.

Istnieje kilka różnych metod, za pomocą których badacze badają sygnalizację komórkową. Tradycyjne metody skupiają się na identyfikacji i opisie poszczególnych części szlaku sygnałowego komórki. Jedna z możliwych metod polega na zapobieganiu ekspresji genu podejrzewanego o udział w szlaku sygnałowym i obserwowaniu efektów. Inne podejście do badania ścieżek sygnałowych komórek obejmuje podejście biologiczne znane jako biologia systemowa. W biologii systemów analizowane są szerokie, rozgałęzione ścieżki sygnalizacyjne, odnotowywane są ich wschodzące właściwości oraz analizowane są skutki niewielkich zmian w całym systemie.