細胞は、シグナル伝達分子と呼ばれる化学物質を使用して互いに通信します。細胞はこれらの分子を分泌します。他の細胞は、その表面に存在する受容体を介してシグナル伝達分子の存在を検出します。シグナル伝達分子が検出されると、細胞は変化します。
グループプロジェクトに参加したことがあれば、コミュニケーションが最も重要であることをご存知でしょう。生命は、最初の多細胞生命体が進化したと考えられている 6 億年前に独自のグループ プロジェクトに着手しました。 <デル>
この移行に伴い、複数の課題が発生しました。このグループ プロジェクトのメンバーであるセルは、互いに通信し、調整する必要がありました。彼らは、何かが必要な場合、たとえば余分な砂糖や感染の場合の免疫系の注意など、体の残りの部分に警告する必要があります.多細胞生物は、必要な資源を迅速に分配するために、効率的な輸送経路 (血管など) を構築する必要もありました。
したがって、多細胞生物のすべての細胞は、「生存」と呼ばれるこのプロジェクトで協力する必要があり、効率的なコミュニケーションが成功の鍵となります。しかし、これはどのように可能ですか？細胞には、互いに話すための「携帯電話」がなく、声も口もありません。幸いなことに、それらは必要ありません!
これらはすべて、セル シグナリングと呼ばれる効率的で動的な通信形式によって実現されます。
細胞シグナル伝達:複雑です
細胞シグナル伝達は、体の細胞間のコミュニケーションのプロセスです。 「シンプルな」3 ステップのシーケンスに従います。
細胞 A が細胞 B にメッセージを伝えたいと考えているとします。細胞 A は、このメッセージまたはシグナルを運ぶ分子を分泌します。これらの分子はシグナル伝達分子として知られており、郵便配達員やメッセンジャーのように機能します。シグナリング分子は、脂質、タンパク質、さらにはガスである場合もあります。
細胞シグナル伝達のシーケンス (写真提供:VectorMine/Shutterstock)
ここで、メッセージを受信するために、セル B には受容体が必要です。受容体は、シグナル伝達分子に結合できるタンパク質です。それらは細胞表面に位置して外部分子に結合するか、細胞内のシグナル伝達分子に結合する細胞質受容体である可能性があります。
各受容体は特定のシグナル伝達分子に固有であり、シグナル伝達分子の受容体を持つ細胞のみがそのメッセージを受け取ることができます。細胞 A からのシグナル伝達分子が細胞 B の受容体に結合すると、細胞シグナル伝達の最初の部分が完了します。
分子がセル B 上のそれぞれの受容体に結合すると、受容体が活性化されます。この活性化は、受容体の形状の変化によってもたらされます。セル B のアクティブな受容体は、メッセージが増幅されて細胞の他の部分、時には他の分子にまで広がる一連のイベントを開始できるようになりました。これは、形質導入と呼ばれる細胞シグナル伝達の第 2 段階です。 、そしてそのプロセスはシグナル伝達経路と呼ばれます。
最後の 3 番目のステップは対応です .シグナル伝達分子は、セル A のメッセージをセル B に正常に配信しました。セル B は、このメッセージに応答する方法を決定する必要があります。応答は、細胞 B の受容体の活性化によって開始されるシグナル伝達経路の結果として発生します。たとえば、セル A がセル B に血糖値の上昇を警告した場合、結果として生じる反応はインスリン産生の増加です。
細胞シグナル伝達の種類
セル シグナリングのシーケンスはほとんどのセルで同じままですが、2 つの通信セルを隔てる距離に応じて、セル シグナリングはいくつかの異なるカテゴリに分類できます。
細胞シグナル伝達は、細胞内シグナル伝達と細胞間シグナル伝達に大別できます。細胞内シグナル伝達は、内部および外部刺激に応答して細胞内で発生します。言い換えれば、それは単に細胞が自分自身と話し、独立して機能しているときです.一方、細胞間シグナル伝達は、細胞が体の他の細胞と対話する場所です。多くの場合、シグナル伝達には、応答を生成するために細胞が自分自身や他の細胞と対話することが含まれます。
細胞間シグナル伝達の場合、シグナルの種類は移動距離に基づいてさらに分類できます。
細胞内シグナル伝達の種類 (写真提供:CNX OpenStax/Wikimedia Commons)
自己分泌シグナリング: 細胞は、自身の膜上の受容体に結合するシグナル伝達分子を生成することがあります。このようにして、細胞は自分自身にメッセージを送ることができます!奇妙に聞こえるかもしれませんが、自己分泌シグナル伝達は、正しい細胞分裂と細胞同一性の維持を確実にするため、発達中に不可欠です。リマインダーを設定し、自分自身にメモを書くことと考えてください。奇妙に思えるかもしれませんが、時には必要です。
直接接触シグナリング: 一部の細胞は互いに非常に近くにあり、直接接触しています。そのような細胞には、それらをつなぐ通路があります。例えば、動物細胞のギャップジャンクションや植物細胞の原形質連絡は、隣接する細胞をつなぐ通路です。シグナル伝達分子は、これらの通路を容易に通過できます。この機能により、細胞のグループは、たった 1 つの細胞が受信した信号に応答できます。
パラクリン信号： この形式の通信は、互いに近くにあるが接続されていないセル間で行われます。この場合、細胞は短い距離を横切る化学シグナル伝達分子の拡散を介して話します。ニューロン (脳細胞) 間のシナプス シグナル伝達は、パラクリン シグナル伝達の一例です。ニューロンは、自分と次のニューロンの間のギャップで神経伝達物質と呼ばれるシグナル伝達分子を放出します。このギャップはシナプスとして知られています。したがって、シナプス シグナル伝達により、複数のニューロンにメッセージを送信することで、脳と中枢神経系が連携することができます。
シナプス シグナリング (写真提供:CNX OpenStax/ウィキメディア コモンズ)
内分泌シグナル伝達: これは、互いに遠く離れた細胞が採用する方法です。国際的に出荷される小包のように、シグナル伝達分子は血流を通って移動し、標的細胞に到達する可能性があります。そのような分子はホルモンと呼ばれます。たとえば、腎臓の上にある副腎から放出されるアドレナリンというホルモンは、闘争または逃走ホルモンです。アドレナリンはストレス下で放出され、心拍数と血圧の上昇、筋肉への血液の再分配、グルコース産生の増加などに関与しています.したがって、このホルモンは、副腎から血流を介して心臓の筋肉へと全身を移動し、ポンピングを増加させ、肝臓でグルコースを生成します.
細胞シグナリングの重要性
体の多くの細胞間のコミュニケーションにより、絶え間なく変化する環境に対応し、適応することができます。発達面から見ると、細胞シグナル伝達は、すべての体の器官と組織が同じページにあることを保証します。つまり、細胞の機能、サイズ、位置、数などを確実にチェックします。このようにして、さまざまな特殊化された組織の細胞は、そのアイデンティティと機能を維持します。たとえば、心臓細胞は心臓にのみ存在し、肝細胞は肝臓にのみ存在し、それぞれの専門的な役割を果たします。
神経幹細胞の微小環境のみにおけるシグナル伝達経路の概要 (写真提供:クリエイティブ コモンズ表示/ウィキメディア コモンズ)
細胞シグナル伝達の役割は、発生段階の後も終わりません。細菌やウイルスの侵入に対して体の免疫システムに警告する必要があります。言い換えれば、セルシグナリングは 9 対 5 の仕事ではありません。それは体が順応するのを助け、これらの非常に複雑なシグナル伝達経路は人の健康にとって非常に重要です.研究者は、がん、てんかん、多発性硬化症、アルツハイマー病などの複数の疾患を、シグナル伝達経路の欠陥と関連付けています。
健康的なライフスタイルと、タンパク質、ビタミン、ミネラル、抗酸化物質、健康的な脂肪が豊富な食事を維持することで、細胞を「おしゃべり」に保つために最善を尽くしてください!
