أنظمة المراسلة الثانية

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

الرسل الثانويون هم جزيئات إشارة داخلية تُفرزها الخلية المستهدفة استجابةً لتعرضها لجزيئات إشارة خارجية - وهي الرسل الأوليون . ( تُصنف الإشارات بين الخلايا، وهي شكل غير موضعي من إشارات الخلية ، وتشمل كلاً من الرسل الأوليين والثانويين، إلى إشارات ذاتية الإفراز ، ومجاورة الإفراز ، وجوارية الإفراز ، وغدية الإفراز ، وذلك تبعًا لنطاق الإشارة). تُحفز الرسل الثانويون تغيرات فسيولوجية على المستوى الخلوي، مثل التكاثر ، والتمايز ، والهجرة، والبقاء، والاستماتة ، وإزالة الاستقطاب .

وهي من بين المحفزات لسلسلة نقل الإشارات داخل الخلايا . [ 1 ]

تشمل أمثلة جزيئات الرسل الثانوية: الأدينوسين أحادي الفوسفات الحلقي (cAMP) ، والجوانوسين أحادي الفوسفات الحلقي (cGMP )، وثلاثي فوسفات الإينوزيتول ، وثنائي أسيل الجليسرول ، والكالسيوم . [ 2 ] أما الرسل الأولية فهي عوامل خارج خلوية، غالباً ما تكون هرمونات أو نواقل عصبية ، مثل الأدرينالين ، وهرمون النمو ، والسيروتونين . ولأن الهرمونات الببتيدية والنواقل العصبية عادةً ما تكون جزيئات محبة للماء ، فقد لا تتمكن هذه الرسل الأولية من عبور طبقة الفوسفوليبيد الثنائية مباشرةً لإحداث تغييرات داخل الخلية، على عكس الهرمونات الستيرويدية التي تفعل ذلك عادةً. يتطلب هذا القيد الوظيفي وجود آليات لنقل الإشارة في الخلية لتحويل الرسول الأولي إلى رسول ثانوي، حتى تنتشر الإشارة خارج الخلوية داخل الخلية. ومن السمات المهمة لنظام إشارات الرسول الثانوي إمكانية اقتران الرسل الثانوية بسلسلة من تفاعلات الكيناز الحلقية المتعددة لتضخيم قوة إشارة الرسول الأولي الأصلية بشكل كبير. [ 3 ] [ 4 ] على سبيل المثال، ترتبط إشارات RasGTP بتسلسل بروتين كيناز المنشط بالميتوجين (MAPK) لتضخيم التنشيط التغايري لعوامل النسخ التكاثرية مثل Myc و CREB .

اكتشف إيرل ويلبر ساذرلاند الابن الرسل الثانويين، وهو الاكتشاف الذي نال عنه جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء عام 1971. لاحظ ساذرلاند أن الإبينفرين يحفز الكبد على تحويل الجليكوجين إلى جلوكوز (سكر) في خلايا الكبد، لكن الإبينفرين وحده لا يكفي لتحويل الجليكوجين إلى جلوكوز. ووجد أن الإبينفرين يحتاج إلى تحفيز رسول ثانوي، وهو الأدينوسين أحادي الفوسفات الحلقي (cAMP )، لكي يتمكن الكبد من تحويل الجليكوجين إلى جلوكوز. [ 5 ] وقد قام مارتن رودبيل وألفريد جي. جيلمان ، الحائزان على جائزة نوبل عام 1994، بشرح هذه الآليات بالتفصيل . [ 6 ] [ 7 ]

يمكن تصنيع أنظمة الرسائل الثانوية وتنشيطها بواسطة الإنزيمات، مثل إنزيمات السيكلاز التي تصنع النيوكليوتيدات الحلقية ، أو عن طريق فتح قنوات أيونية للسماح بتدفق أيونات المعادن، مثل إشارات الكالسيوم (Ca2 +) . ترتبط هذه الجزيئات الصغيرة وتنشط بروتينات الكيناز، والقنوات الأيونية، وبروتينات أخرى، مما يؤدي إلى استمرار سلسلة الإشارات.

أنواع جزيئات الرسول الثاني

توجد ثلاثة أنواع أساسية من جزيئات الرسائل الثانوية:

تشترك هذه الرسائل داخل الخلايا في بعض الخصائص:

  • يمكن تصنيعها/إطلاقها وتفكيكها مرة أخرى في تفاعلات محددة بواسطة الإنزيمات أو قنوات الأيونات.
  • يمكن تخزين بعضها (مثل Ca 2+ ) في عضيات خاصة وإطلاقها بسرعة عند الحاجة.
  • يمكن أن يكون إنتاجها/إطلاقها وتدميرها موضعيًا ، مما يُمكّن الخلية من الحد من مساحة ووقت نشاط الإشارة.

الآليات الشائعة لأنظمة الرسائل الثانوية

مخطط عام لآلية الرسول الثاني

توجد عدة أنظمة رسائل ثانوية مختلفة ( نظام cAMP ، ونظام الفوسفاتيديل إينوزيتول ، ونظام حمض الأراكيدونيك )، لكنها جميعًا متشابهة تمامًا في الآلية العامة، على الرغم من أن المواد المعنية والتأثيرات العامة يمكن أن تختلف.

في معظم الحالات، يرتبط الليجاند بمستقبل على سطح الخلية . ويؤدي ارتباط الليجاند بالمستقبل إلى تغيير في بنيته. ويمكن أن يؤثر هذا التغيير في البنية على نشاط المستقبل، مما ينتج عنه إنتاج رسل ثانوية نشطة.

في حالة مستقبلات البروتين G المقترنة ، يكشف التغير في البنية عن موقع ارتباط لبروتين G. يرتبط بروتين G (المسمى نسبةً إلى جزيئات GDP و GTP التي ترتبط به) بالغشاء الداخلي للخلية ويتكون من ثلاث وحدات فرعية: ألفا، وبيتا، وجاما. يُعرف بروتين G باسم " المحول ".

عندما يرتبط بروتين G بالمستقبل، يصبح قادرًا على استبدال جزيء GDP (غوانوزين ثنائي الفوسفات) الموجود على وحدته الفرعية ألفا بجزيء GTP (غوانوزين ثلاثي الفوسفات). بمجرد حدوث هذا التبادل، تنفصل الوحدة الفرعية ألفا من بروتين G الناقل عن الوحدتين الفرعيتين بيتا وجاما، وتبقى جميع الأجزاء مرتبطة بالغشاء. تتصل الوحدة الفرعية ألفا، الحرة الآن في الحركة على طول الغشاء الداخلي، في النهاية بمستقبل آخر على سطح الخلية - وهو "المؤثر الأساسي".

يقوم المؤثر الأساسي بعد ذلك بفعلٍ يُنشئ إشارةً تنتشر داخل الخلية. تُسمى هذه الإشارة "الرسول الثانوي". وقد يُفعّل الرسول الثانوي "مؤثرًا ثانويًا" تعتمد تأثيراته على نظام الرسول الثانوي المُستخدم.

تُعد أيونات الكالسيوم أحد أنواع الرسل الثانوية، وهي مسؤولة عن العديد من الوظائف الفسيولوجية الهامة، بما في ذلك انقباض العضلات ، والإخصاب ، وإطلاق النواقل العصبية. ترتبط هذه الأيونات عادةً بمكونات داخل الخلايا (مثل الشبكة الإندوبلازمية )، أو تُخزن فيها، ويمكن إطلاقها أثناء نقل الإشارات. يُنتج إنزيم فوسفوليباز C ثنائي أسيل جليسرول وثلاثي فوسفات إينوزيتول ، مما يزيد من نفاذية أيونات الكالسيوم إلى الغشاء الخلوي. يفتح بروتين G النشط قنوات الكالسيوم للسماح لأيونات الكالسيوم بالدخول إلى الغشاء البلازمي. يُنشط ثنائي أسيل جليسرول، وهو الناتج الآخر لإنزيم فوسفوليباز C، بروتين كيناز C ، الذي يُساعد في تنشيط cAMP (رسول ثانوي آخر).

أمثلة

نظام cAMPنظام الفوسفاتيديل إينوزيتولنظام حمض الأراكيدونيكنظام التصنيع الجيد الحالي (cGMP )نظام التيروزين كيناز
الرسول الأول : النواقل العصبية ( المستقبلات )الأدرينالين ( α2، β1، β2 ) أستيل كولين ( M2 )الأدرينالين ( α1 ) أستيل كولين ( M1، M3 )الهيستامين ( مستقبلات الهيستامين )--
الرسول الأول : الهرموناتACTH ، ANP ، CRH ، CT ، FSH ، غلوكاغون ، hCG ، LH ، MSH ، PTH ، TSHAGT ، GnRH ، GHRH ، الأوكسيتوسين ، TRH-ANP ، أكسيد النيتريكINS ، IGF ، PDGF
محول الإشارةGPCR / G s (β1, β2), Gi (α2, M2 )GPCR / Gq​بروتين جي غير معروف-RTK
المؤثر الرئيسيأدينيل سيكلازفوسفوليباز جفوسفوليباز أغوانيلات سيكلازRasGEF ( Grb2 - Sos )
الرسول الثانيcAMP ( أدينوسين أحادي الفوسفات الحلقي )IP3 ؛ DAG ؛ Ca2+حمض الأراكيدونيكcGMPRas.GTP ( بروتين G الصغير )
المؤثر الثانويبروتين كيناز أPKC ؛ CaM5-ليب أوكسيجيناز ، 12-ليب أوكسيجيناز ، سيكل أوكسيجينازبروتين كيناز GMAP3K ( c-Raf )

الرسل الثانويون في مسار إشارات الفوسفاتيديل إينوزيتول

مسار إشارات الفوسفاتيديل إينوزيتول

يُعدّ كلٌّ من IP3 وDAG وCa2 + رسلًا ثانوية في مسار الفوسفاتيديل إينوزيتول. يبدأ هذا المسار بارتباط الرسل الأولية خارج الخلوية، مثل الأدرينالين والأستيل كولين والهرمونات AGT وGnRH وGHRH والأوكسيتوسين وTRH، بمستقبلاتها الخاصة. يرتبط الأدرينالين بمستقبل البروتين المقترن بـ GTPase من النوع α1، بينما يرتبط الأستيل كولين بمستقبلات GPCR من النوعين M1 وM2. [ 8 ]

يؤدي ارتباط الرسول الأولي بهذه المستقبلات إلى تغيير في بنية المستقبل. تقوم الوحدة الفرعية α، بمساعدة عوامل تبادل النيوكليوتيدات الغوانينية (GEFS)، بتحرير GDP، وترتبط بـ GTP، مما يؤدي إلى انفصال الوحدة الفرعية وتنشيطها لاحقًا. [ 9 ] تُنشط الوحدة الفرعية α المُنشطة إنزيم فوسفوليباز C، الذي يُحلل فوسفاتيديل إينوزيتول 4،5-ثنائي الفوسفات (PIP2 ) المرتبط بالغشاء ، مما يؤدي إلى تكوين الرسولين الثانويين ثنائي أسيل غليسيرول (DAG) وإينوزيتول-1،4،5-ثلاثي الفوسفات (IP3 ) . [ 10 ] يرتبط IP3 بمضخات الكالسيوم على الشبكة الإندوبلازمية، ناقلًا Ca2 + ، وهو رسول ثانوي آخر، إلى السيتوبلازم. [ 11 ] [ 12 ] يرتبط Ca2 + في النهاية بالعديد من البروتينات، مُنشطًا سلسلة من المسارات الإنزيمية.

مراجع

  1. ↑ كوديس إي جيه، سمينداك آر جيه، كيفوفر جيه إم، هيفنر دي إل، أشينباخ كيه إل، برينان إي آر، تشان كيه، غاماج كيه كيه، لامبيث بي إس، لولر جيه آر، سيكورا إيه كيه (مايو 2001). "الرسل الأوائل". eLS . تشيتشستر: جون وايلي وأولاده المحدودة. doi : 10.1002/9780470015902.a0024167 . ISBN 978-0470016176.
  2. ↑ بولارد، تي دي، وإيرنشو، دبليو سي، وليبينكوت-شوارتز، جيه، وجونسون، جي، (محررون). (2017-01-01). "الرسل الثانويون". بيولوجيا الخلية ( الطبعة الثالثة). إلسيفير. الصفحات 443-462 . doi : 10.1016/B978-0-323-34126-4.00026-8 . ISBN   978-0-323-34126-4.
  3. ↑ أنظمة المراسلة الثانية في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
  4. ↑ "الرسل الثانويون" . www.biology-pages.info . تم ​​الاطلاع عليه بتاريخ 3 ديسمبر 2018 .
  5. ↑ ريس ج، كامبل ن (2002). علم الأحياء . سان فرانسيسكو: بنجامين كامينغز. ISBN 978-0-8053-6624-2.
  6. ↑ "جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء لعام 1994" . NobelPrize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 ديسمبر 2018 .
  7. ↑ "جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء لعام 1994" . NobelPrize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 ديسمبر 2018 .
  8. ↑ غراهام آر إم، بيريز دي إم، هوا جيه، بياسيك إم تي (مايو 1996). "أنواع فرعية من مستقبلات ألفا-1 الأدرينالية: التركيب الجزيئي، والوظيفة، والإشارات". مجلة أبحاث الدورة الدموية . 78 (5): 737-49 . doi : 10.1161/01.RES.78.5.737 . PMID 8620593 . 
  9. ↑ ويديغارتنر، بي. بي.، ويلسون، بي. تي.، بورن، إتش. آر. (يناير 1995). "تعديلات الدهون على بروتينات جي ثلاثية الوحدات" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 270 (2): 503-506 . doi : 10.1074/jbc.270.2.503 . PMID 7822269 . 
  10. ↑ هيوز إيه آر، بوتني جيه دبليو (مارس 1990). "تكوين فوسفات الإينوزيتول وعلاقته بإشارات الكالسيوم" . مجلة منظورات الصحة البيئية . 84 : 141-147 . doi : 10.1289/ehp.9084141 . PMC 1567643. PMID 2190808 .  
  11. ↑ يوشيدا واي، إيماي إس (يونيو 1997). "بنية ووظيفة مستقبل إينوزيتول 1،4،5-ثلاثي الفوسفات" . المجلة اليابانية لعلم الأدوية . 74 (2): 125-137 . doi : 10.1254/jjp.74.125 . PMID 9243320 . 
  12. ↑ بورفيس د، أوغسطين جي إل، فيتزباتريك د، كاتز إل سي، لامانتيا إيه إس، ماكنمارا جي أو، ويليامز إس إم، محررو (2001). "الفصل 8: نقل الإشارات داخل الخلايا: الرسل الثانويون" . علم الأعصاب ( الطبعة الثانية). سيناور أسوشيتس. ISBN  978-0-87893-742-4.