III- Cơ chế và quá trình thông tin sinh học
b)Một số đại diện tín hiệu thứ hai phổ biến (hình 1.12)
- Các tín hiệu thứ hai - nuleotit mạch vòng
Đó là 3’, 5’ – AMP vòng (3’, 5-cAMP) và 3’, 5-GMP vòng (3’, 5-cGMP). Những tín hiệu thứ hai này được phát hiện sớm nhất. Hàm lượng các phân tử này trong tế bào được điều tiết bởi hoạt tính ngược chiều của các nucleotidylat xiclaza vốn xúc tác phản ứng NMP →cNMP (ví dụ AMP → cAMP) và photphatdiesteraza nucleotit vòng (PDEs), enzim này xúc tác phản ứng ngược lại.
(Nguồn: Sinh học phát triển thực vật - Nguyễn Như Khanh)
(Nguồn:http://en.wikipedia.org/wiki/Cyclic_adeno sine_monophosphate)
Adenosine monophosphate vòng (cAMP, AMP vòng hoặc 3'-5'-cyclic adenosine
monophosphate ) là một tín hiêụ thứ hai quan trọng trong nhiều quá trình sinh học. cAMP
được bắt nguồn từ adenosine triphosphate (ATP) và được sử dụng cho truyền tín hiệu nội bào
ở nhiều tổ chức khác nhau, truyền đạt con đường phụ thuộc cAMP . Chẳng hạn như chuyển
giao vào các tế bào ảnh hưởng của kích thích tố như glucagon và adrenaline , mà không thể đi
qua màng tế bào. Nó được tham gia vào việc kích hoạt các protein kinase và điều chỉnh các
tác động của adrenaline và glucagon. cAMP cũng liên kết và quy định về chức năng của
các kênh ion
cAMP được tổng hợp từ ATP adenylyl cyclase nằm ở phía bên trong của màng bào
tương. Adenylyl cyclase được kích hoạt bởi một loạt các phân tử tín hiệu thông qua kích hoạt
các kích thích cyclase adenylyl G ( G )-protein-coupled thụ thể và ức chế bởi chất chủ vận
của adenylyl cyclase ức chế G (G i)-protein-coupled thụ thể. Gan adenylyl cyclase phản ứng mạnh
mẽ hơn nữa để glucagon, và cơ adenylyl cyclase phản ứng mạnh mẽ hơn nữa để adrenaline.
cAMP phân hủy thành AMP được xúc tác bởi enzyme phosphodiesterase .
cAMP và kinase liên quan đến chức năng của nó trong các quá trình sinh hóa, bao gồm
cả các quy định của glycogen , đường , và chuyển hóalipid .
Ở sinh vật nhân chuẩn, AMP vòng hoạt động bằng cách kích hoạt protein kinase A
(PKA, protein kinase phụ thuộc cAMP .) PKA là bình thường không hoạt động như là một
tetrameric holoenzyme , bao gồm hai chất xúc tác và hai đơn vị quản lý (C 2 R 2), với các đơn
vị quy định ngăn chặn các trung tâm xúc tác của các đơn vị xúc tác. AMP vòng liên kết đến các địa điểm cụ thể về các đơn vị quản lý của các protein kinase, và gây phân ly giữa các tiểu đơn vị quản lý và xúc tác, do đó kích hoạt các đơn vị xúc tác và cho phép họ phosphorylate protein chất nền.
Các tiểu đơn vị hoạt động xúc tác chuyển giao phosphate từ ATP serine hoặc dư lượng cụ thể threonine của chất nền protein. Các protein được phosphoryl hóa có thể hành động trực
A cũng có thể phosphorylate protein cụ thể liên kết với vùng promoter của DNA, gây ra sự gia tăng của gen cụ thể.Không phải tất cả các protein kinase đáp ứng cAMP. Một số các lớp của kinase protein, bao gồm protein kinase C, không phụ thuộc cAMP.
Ảnh hưởng hơn nữa chủ yếu phụ thuộc vào protein kinase phụ thuộc cAMP , thay đổi
dựa trên các loại tế bào.
Tuy nhiên, có một số chức năng độc lập PKA nhỏ của cAMP, ví dụ như, kích hoạt của
các kênh canxi , cung cấp một con đường nhỏ mà tăng trưởng hormone giải phóng
hormone nguyên nhân phát hành của hormone tăng trưởng[1] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tuy nhiên, quan điểm rằng phần lớn những tác động của cAMP được kiểm soát bởi
PKA là đã lỗi thời. Năm 1998, một gia đình của cAMP-protein nhạy cảm với yếu tố trao đổi
guanine nucleotide(GEF) hoạt động đã được phát hiện. Đây được gọi là protein Exchange
kích hoạt bằng cách cAMP (Epac) và gia đình bao gồm Epac1 và Epac2 . Cơ chế kích hoạt
tương tự như của PKA: miền GEF thường được che đậy bởi khu vực N-thiết bị đầu cuối có chứa các tên miền cAMP ràng buộc. Khi cAMP liên kết, phân ly miền và đưa ra hiện nay hoạt động GEF miền, cho phép Epac để kích hoạt nhỏ Ras giống như protein GTPase,
Trong vi khuẩn , mức độ của cAMP thay đổi tùy thuộc vào phương tiện được sử dụng
cho sự tăng trưởng. Đặc biệt, cAMP là thấp khi glucose là nguồn carbon. Điều này xảy ra thông qua việc ức chế enzyme cAMP sản xuất, adenylyl cyclase, như là một tác dụng phụ của
vận chuyển glucose vào tế bào. Các yếu tố phiên mã protein thụ thể cAMP (CRP) cũng gọi là
CAP (catabolite gen hoạt hóa protein) tạo thành một phức tạp với cAMP và do đó được kích hoạt để liên kết với DNA. CRP-cAMP làm tăng biểu hiện của một số lượng lớn gen, bao gồm
cả một số mã hóa các enzyme có thể cung cấp năng lượng độc lập của glucose.
cAMP, ví dụ, được tham gia vào các quy định tích cực của operon lac . Trong một môi
trường có nồng độ glucose thấp, cAMP tích tụ và liên kết với các trang web allosteric trên
CRP ( cAMP thụ protein ), một phiên mã kích hoạt protein. Protein giả định hình dạng hoạt
động của nó và liên kết với một trang web cụ thể thượng nguồn của promoter lac, làm cho nó dễ dàng hơn cho RNA polymerase để ràng buộc các promoter lân cận để bắt đầu phiên mã của operon lac, tăng tỷ lệ sao chép lac operon. Với nồng độ glucose cao, nồng độ cAMP giảm, và CRP disengages từ operon lac.
(Nguồn: http://thuviensinhhoc.com/chuyen-de-sinh-hoc/sinh-ly-hoc-dong-vat/3125-cac- hormon-tac-dung-thong-qua-cac-chat-truyen-tin-thu-2.html)
- Lipit như là các tín hiệu thứ hai
Hệ thống các tín hiệu thứ hai được nghiên cứu đầy đủ liên quan đến các sản phẩm của quá trình thủy phân thành photpholipit bé (photphattidyllinositol (PI)) của màng tế bào. PI có
thể chuyển hóa thành poliphotphattidylinositol (PIP2) bởi enzim kinaza. Mặc dầu PIP2 trong
màng tế bào ít hơn nhiều so với PI, nó đóng vai trò trung tâm trong sự truyền tín hiệu.
Trong các tế bào động vật, hoocmon, ví dụ như vasoprexin liên kết với chất nhận, nó có tác dụng hoạt hóa G- protein dị tam phân. Sau đó dưới đơn vị α phân li ra từ G và hoạt hóa photpholipaza photphoinositit đặc hiệu, photpholipaza C (PLC). PLC đã được hoạt hóa nhanh
chóng thủy phân PIP2, tái sinh các sản phẩm inositol triphotphat (IP3) và diaxylglixerol
(DAG). Mỗi một phân tử trong hai phân tử ấy có vai trò quan trọng trong tín hiệu tế bào.
(Nguồn:http://thuviensinhhoc.com/chuyen-de-sinh-hoc/sinh-ly-hoc-dong-vat/3125-cac- hormon-tac-dung-thong-qua-cac-chat-truyen-tin-thu-2.html)
Nồng độ ion canxi trong tế bào kiểm soát những quá trình khác nhau kể cả quá trình trao đổi chất, tăng sinh và các chức năng biệt hóa như tính thấm của màng, vận động co rút.
Con đường tín hiệu canxi liên quan đến các protein liên kết canxi mà khi nó được canxi hoạt
hóa thì liên kết với protein bất hoạt và sau đó kích thích chúng, bằng cách như vậy nó ảnh
hưởng đến số lượng các con đường xuôi dòng. Nồng độ Ca2+ trong tế bào chất được duy trì ở
mức thấp nhờ sự bài tiết chủ động, nhưng cho đến 10000 lần cao hơn trong dòng ngoại bào và trong một số bào quan xác định. Các tín hiệu ngược dòng xuất phát từ các chất nhận trên bề mặt tế bào gây ra dòng canxi xâm nhập vào tế bào mở các kênh canxi, điều đó làm tăng lượng canxi liên kết của canxi đã được hoạt hóa và tăng các con đường tín hiệu xuôi dòng. Có hai con đường kích thích sự xâm nhập của canxi là các chất nhận liên kết G- protein và chất
nhận tirosin kinaza (RTK).Cả hai chất nhận này kích thích enzim photpholipaza vốn gia tăng
hàm lượng inositol-1, 4, 5-triphotphat (Ins[1, 4, 5]P3) (IP3) có tác dụng mở các kênh Ca2+ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
cổng IP3 (inositol-1, 4, 5-triphotphat) trong màng lưới nội sinh chất.
Trong tế bào chất có nhiều protein liên kết canxi. Mặc dầu số lớn trong chúng tác động
như là cơ chế đệm (bổ trợ) để giảm nồng độ Ca2+ trong tế bào chất, một số hoạt động như các
máy kiểm tra canxi và protein tín hiệu. Annexin là những protein liên kết màng phụ thuộc canxi, các protein này có thể tái tổ chức thành phần khung của tế bào; chúng cũng ức chế
photpholipaza A2. Trong các protein lớn liên kết điều tiết canxi có calmodulin (CaM) và
troponin C. CaM có mặt khắp nơi và là protein đa chức năng; troponin C là protein chứa canxi có đặc hiệu và điều tiết sự tương tác giữa myosin và actin khi co cơ. CaM hoạt hóa nhiều protein kinaza (CaM kinaza II, kinaza tác nhân kéo dài), photphataza (calcineurin) và
các thành phần khung tế bào, nó cũng hoạt hóa Ca2+ -ATPase, như vậy nó khởi động sự
(Nguồn:http://thuviensinhhoc.com/chuyen-de-sinh-hoc/sinh-ly-hoc-dong-vat/3125-cac- hormon-tac-dung-thong-qua-cac-chat-truyen-tin-thu-2.html)