Химическая природа передачи внутриклеточного сигнала
• Клетки способны узнавать сигналы физической и химической природы
• Обычно физические сигналы траснформируются в химические на уровне рецептора
Большинство сигналов, узнаваемых клетками, имеет химическую природу. Когда клетка обнаруживает физический сигнал, он обычно превращается в химический на уровне рецептора. Например, зрительный фоторецептор родопсин состоит из белка опсина, который связан со вторым компонентом, окрашенным производным витамина А, цис-ретиналем (хромофором).
При поглощении фотона, цис-ретиналь фотоизомеризуется в транс-ретиналь, который является активирующим лигандом для белка опсина. Аналогичным образом, растения чувствуют красный и синий цвета, поскольку содержат фоточувствительные белки фитохром и криптохром, которые реагируют на фотоны, поглощенные их тетрапирроловым или флавиновым хромофорами.
У животных также экспрессируются гомологи криптохрома, которые, вероятно, играют роль регуляторов циркадного ритма.
Некоторые рецепторы непосредственно реагируют на физические сигналы. У всех организмов в той или иной форме существуют сенсорные каналы, которые реагируют на изменение внешнего давления или на приложение механических усилий путем изменения своей ионной проводимости. У млекопитающих чувство слуха обеспечивается непрямыми механическими сигналами, передающимися через каналы наружных волосковых клеток внутреннего уха.
В ответ на акустическую вибрацию происходит растяжение внеклеточного домена белка кадгерина. При этом развивается усилие, благодаря которому канал открывается.
Клетки воспринимают механические деформации посредством ряда белков, расположенных на поверхности, таких как, например, интегрины. Интегрины обеспечивают передачу сигнала клеткам, которые прикрепляются к другим клеткам и к молекулярным комплексам, находящимся во внешнем окружении.
Большую группу рецепторов, узнающих физические сигналы, составляют каналы, чувствительные к электрическим полям. Еще одна интересная группа представлена ионными каналами, передающими температурно-болевые ощущения; некоторые из этих температурно-чувствительных ионных каналов также реагируют на присутствие химических соединений, таких как капсаицин, раздражитель липидной природы, который содержится в жгучем перце и обусловливает его остроту.
Независимо от природы сигнала рецептор запускает цепь химических реаций, которые изменяют поведение клетки. Позже мы рассмотрим, каким образом это достигается.
Рецепторы группируются в относительно небольшую группу семейств,
которые характеризуются общими механизмами действия и общностью структуры.
