התמרה אות: פונקציה, תפקיד ומחלות

התמרה של אותות היא העברת גירויים חיצוניים ופנימיים באורגניזם. קוֹלֵט חלבונים, שליחים שניים, ו אנזימים מעורבים בעיקר בהעברת אות זו. פגמים בהעברת האות עומדים בבסיס מרבית המחלות, כגון סרטן ו מחלות אוטואימוניות.

מהי התמרת אות?

באמצעות העברת אות פיזיולוגית או התמרת אות, תאי הגוף מגיבים לגירויים חיצוניים ופנימיים. באמצעות העברת אות פיזיולוגית או התמרת אות, תאי הגוף מגיבים לגירויים חיצוניים ופנימיים. בתהליך זה, אות הופך וחודר לחלקו הפנימי של התא, שם הוא מפעיל את האפקט הסלולרי דרך שרשרת האות. באופן זה ניתן להעביר אותות מתא גוף אחד למשנהו. תאים מסוגלים לפיכך לתקשר זה עם זה. העברת אותות מתרחשת ברמה אחת או ברמות מרובות. כאשר כמה רמות המחוברות בסדרות מעורבות בתהליך, זה נקרא מפל איתות. אנזימים ושליחים משניים מעורבים בהעברת אותות. לכן, לעתים קרובות אנו מדברים על תהליך ביוכימי בתיווך אנזים בו מועבר מידע ביולוגי באמצעות נשאים. איתותים ממקורות שונים מתואמים בציטופלזמה או בגרעין. יחד, מסלולי האיתות השונים של סוג התא יוצרים את מה שמכונה רשת האיתות. תגובות חיסוניות ושרירים התכווצויות, כמו גם תפיסות ויזואליות וריחות, כולם מסתמכים על העברת אותות.

פונקציה ומשימה

חלבונים נמצאים ב- קרום תא ובתוך תא גוף. אלה חלבונים משמשים כקולטנים. איתות מולקולות נקשרים לחלבוני קולטן על פני השטח. לפיכך, הקולטנים מקבלים אותות מבחוץ או מבפנים ומעבירים אותם אל פנים התא לעיבוד. האיתות הידוע ביותר מולקולות כוללים משדרים עצביים ו הורמונים, לדוגמה. ישנם קולטנים רבים ושונים בגוף האדם. קולטנים ציסטוליים, למשל, ממוקמים בחלק הצמיג של הציטופלזמה. סוג זה של קולטנים כולל בעיקר קולטנים לסטרואידים. כדי להבדיל בין קולטנים אלה הם קולטני הממברנה. יש להם רמה תאית ורמה תאית. לפיכך, הם מסוגלים לקשור מולקולת איתות מחוץ לתא. כדי לאפשר לאות לחדור פנימה, הם משנים את המבנה המרחבי שלהם. האות עצמו לא חודר לתא. במקום זאת, מידע האות מגיע לפנים התא באמצעות תהליכים ביוכימיים של החלבונים. תהליכים ביוכימיים אלה נשלטים על ידי חומרים הידרופיליים כמו נוירוטרנסמיטרים. קולטנים הקשורים לממברנה הם תעלות יונים, קולטנים המצמידים חלבון G או מסלולי איתות מצמידים לאנזים. תעלות יונים הן חלבונים טרנסממברניים. הם מופעלים או מבוטלים על ידי אות. חדירות הקרום עולה או פוחתת עבור יונים מסוימים. תעלות יונים רלוונטיות במיוחד לאותות עצבים. קולטנים מצמידים לחלבון G מעוררים חלבון G להחליף את התוצר הקשור לתרכובת הכימית GTP. זה גורם לחלבון G להתפרק ליחידות α ו- βγ, ששניהם מעבירים את האות. קולטנים מצמידים לחלבון G מעורבים בתהליכים כמו ראייה וחוש הריח. מסלולי איתות המצוידים באנזים מורכבים משש מחלקות משנה. כולם תואמים חלבונים טרנסממברניים. לתהליכים כמו זרחון בתיווך קינאז וזרחת זרחון בתיווך פוספטאז ממלאים תפקיד ביחס למסלולי איתות אלה. ללא קשר למסלול האיתות, העברת האותות הפנימיים והחיצוניים לחלבוני האפקטור בתוך התא היא המטרה בפועל של העברת האות. התמרה זו מתרחשת באמצעות ממוקד יחסי גומלין בין חלבונים מרובים. הפעלת חלבוני איתות וחלבוני איתות תוך תאיים ממלאת תפקיד מרכזי בתהליך זה. כמה אותות מוגברים על ידי הפעלת בו זמנית מספר חלבוני אפקטור. שליחים שניים רלוונטיים במיוחד לקישור הדדי של מסלולי התמרת אותות ולשילוב אותות שונים. אלה ממשקים של מסלולים שונים שיכולים לגרום לתגובות ספציפיות לתאים. התמרה אותות מאפשרת לאורגניזם חד תאיים להסתגל לסביבתו, למשל באמצעות ויסות מטבוליזם סוטף או גֵן ביטוי. באופן זה, התהליך מאפשר את הישרדותו של האורגניזם החד-תאי. באורגניזמים רב-תאיים, התמרת האות מאפשרת קבלה ועיבוד של גירויים פנימיים וחיצוניים. לכן, אין אפשרות להחליף את התמרת האות להישרדותם. גידול תאים, חלוקת תאים ומוות תאים, למשל, מושפעים מהתהליכים המתוארים.

מחלות והפרעות

כאשר מסלולי איתות משובשים, הפרעה זו עלולה לגרום למחלות שונות. סרטן, סוכרת, כליה מחלה, ו מחלות אוטואימוניות הוכח כי הם קשורים לפגמים בהעברת האות. מולקולת איתות בדרך כלל נקשרת לאחד הקולטנים המתוארים על פני התא ויכולה לעורר חלוקת תאים בתגובה מורכבת. ב סרטן, מוטציות בגנים קידוד לאיתות מולקולות, קולטנים, או אנזימים לגרום לפעילות מסלול איתות מוגברת או שגויה. התוצאה היא עלייה בגירוי חלוקת התאים. בהקשר זה, אנזימים המעורבים בתמרה ממלאים תפקיד מרכזי. לעתים קרובות הם מציגים פעילות מוגברת ב סרטן. לכן פרמקולוגיה רוצה לעכב באופן סלקטיבי אנזימים אלה בעתיד ובכך לפתח תרופה נגד סרטן. גם מלבד חומרים אנטי סרטניים, המחקר הרפואי עוסק כיום (נכון לשנת 2015) בפיתוח אינטנסיבי של תרופות המבוססות על תהליכי העברת אותות. אֲפִילוּ כּוֹלֵרָה, זלזול שיעול, ומחלות נפוצות נפוצות כגון יתר לחץ דם קשורים לפגמים בהעברת האות שנחשבים להקל על ידי גירויים חיצוניים מסוימים. ה תרופות זמין כיום למחלות שונות גם כבר מפריע ספציפית להעברת אותות. בעתיד, התערבות זו עשויה להפוך לממוקדת ומכוונת מטרה אף יותר.