14.5: איתות יון סידן

Last updated
Save as PDF

Page ID: 208524

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

איתות על ידי הגדלת סידן ציטוזולי הוא מנגנון תיאום תוך תאי חשוב ונמצא בכל מקום. כבר ראינו שנדרש שחרור של ^{Ca 2+} בתאי שריר כדי לאפשר התכווצות של כל סרקומר, ומיקום הרשת הסרקופלסמית מאפשר שינויים מהירים בריכוז כמעט בו זמנית על פני התא כולו. מנגנון פיזיולוגי חשוב נוסף הנשען על סידן הוא הפריה. מיד עם חדירת הביצית על ידי הזרע, גל של עלייה ^{Ca 2+} תוך תאית מתפשט על פני הביצית החל מנקודת ההפריה. זה מפעיל את CaMKII (קינאז) וקלצינורין (פוספטאז). שניהם נחוצים כדי להתגבר על מעצר מיוטי ועשויים להיות נחוצים גם בהתפתחות עוברית ראשונית על ידי שליטה על פירוק הכרומטין, היווצרות מעטפת גרעינית והתנועה וההיתוך של שני הגרעינים.

^{CaMKII הנ"ל הוא קינאז II תלוי ^{Ca 2+} /קלמודולין, וממחיש נושא נפוץ למדי, שהוא השימוש בחלבונים קושרים Ca 2+ כמפעילי חישה בינוניים של ^{Ca 2+}.} קלמודולין הוא חלבון קושר סידן בכל מקום באאוקריוטים וחשיבותו מודגשת על ידי ההומולוגיה הגבוהה במיוחד בין המינים. ברמות ^{Ca 2+} ציטוזוליות רגילות, הזיקה הנמוכה יחסית של 4 אתרי הקישור ^{Ca 2+} על קלמודולין אינה ממולאת. אך כאשר ריכוזי ^{Ca 2+} עולים, הם תופסים את האתרים, וגורמים לשינוי קונפורמטיבי בקלמודולין ומאפשרים לו לקיים אינטראקציה עם חלבונים אחרים. בנוסף לקלמודולין, טרופונין-C ו-PKC, עוד כמה חלבונים חשובים רגישים לסידן הם קלסקרין, חלבון חיץ Ca ²⁺, ג'לסולין, האנזים המנתק f-actin, הפרוטאז קלפין וקלרטינין, מפעיל של guanylyl cyclase (מה שהופך את השליח השני cGMP).

גואנילט (גואניליל) ציקלאז הוא גם שחקן חשוב בהעברת אותות על ידי תחמוצת החנקן (NO). תחמוצת החנקן היא גז המיוצר על ידי פעולת סינתאז תחמוצת החנקן (NOS) על המצע חומצת אמינו ארגינין. הוא משמש כאות סופר מסיס שעובר דרך תאים בקלות. עם זאת, זה דורש ריכוזים גבוהים יחסית להשפעה פיזיולוגית, ולכן זהו בהחלט גורם פראקריני שעובד על שכנים קרובים. אולי הדוגמה הנחקרת ביותר לאיתות NO היא הרחבת כלי דם, שבה תאי האנדותל המבטאים NOS של כלי דם משחררים NO לתאי השריר החלקים המקיפים אותם. ה-NO נקשר וממריץ את גואנילט ציקלאז. העלייה המתקבלת בריכוז cGMP מובילה להרפיה באמצעות מטרות מרובות של חלבון קינאז G.

Sildena l (ויאגרה) ואחיה הכימיים מנצלים את המסלול הזה על ידי עיכוב פוספודיאסטראזים ספציפיים ל-cGMP (PDE5) שבדרך כלל מפרקים cGMP כדי להגביל את התגובה ל-NO. עם זאת, יש לציין שלמרות שביטוי PDE5 מוגבל, הוא מתבטא לא רק באיברי המין אלא גם ברשתית.

לבסוף, שום דיון בהעברת אותות לא יהיה שלם ללא אזכור חולף לפחות של ההצלבה יוצאת הדופן (איור\(\PageIndex{12}\)) שיכולה להתרחש בין המסלולים השונים שהוזכרו.

צילום מסך 2019-01-08 בשעה 6.53.32 PM.png — איור\(\PageIndex{12}\). העברת אותות בדינמיקה של אקטין. נתון זה מגיע מטכנולוגיית איתות תאים, Inc.

האיור מייצג רק חלק קטן אחד מהאיתות שקורה בתוך תא נע. לא רק שחלקים מסוימים של התא יוצרים פילופודיה כדי לעזור לקבוע לאן ללכת, חלקים אחרים או לפרוע את הלמליפודיה, ואחרים גורמים לחלבונים מוטוריים לסדר מחדש את השלד בצורה הנכונה כדי להקל על הובלה בתפזורת פנימית גם כשהקצה המוביל של התא דוחף קדימה כדי ליצור קשרים חיצוניים. כל זה חייב להיות מתואם על ידי הצלבה בין מערכות איתות כמתואר, שלא לדבר על איתות הקשור לחילוף חומרים, או ביטוי גנים, או אפילו מחזור התא, שכולם מתרחשים בו זמנית בתוך התא.