Bogʻlanish signal uzatish yoʻlini boshlab beradi
Yüklə 25,86 Kb.
|
|
Signallar hujayra membranasidan hujayra ichiga qanday uzatilishi haqida oʻrganing. Hujayra ichi signallarini uzatuvchi molekulalar zanjirlari hujayra ichi signal uzatish yoʻllari deb ataladi. Kirish Agar bitta hujayradan signal molekula (ligand) boshqa hujayradagi retseptorga bogʻlangan boʻlsa, signal berish jarayoni tugallanadimi? Agar biz hujayra ichidagi ligandlarni bogʻlaydigan va toʻgʻridan toʻgʻri genlarni aktivlashtiradigan hujayra ichidagi retseptorlar haqida gapiradigan boʻlsak, yuqoridagi savolga “ha” deb javob berishimiz mumkin. Shunga qaramasdan, aksariyat hollarda bu savolga javob “yoʻq”, lekin umuman yoʻq ham emas. Hujayra membranasida joylashgan retseptorlarga signal hujayra ichidagi boshqa molekulalar orqali hujayraviy “telefon” oʻyini deyishimiz mumkin boʻlgan koʻrinishda oʻtishi kerak. Hujayraning ichidagi signallarni uzatuvchi molekulalar zanjirlari hujayra ichidagi signal uzatish yoʻllari deb nomlanadi. Bu maqolada biz hujayra ichidagi signal uzatish yoʻllarining umumiy xususiyatlari, shuningdek, ushbu yoʻllarda odatda uchraydigan baʼzi signal uzatish mexanizmlarini koʻrib chiqamiz. Bogʻlanish signal uzatish yoʻlini boshlab beradi Ligand hujayra yuzasidagi retseptor bilan bogʻlanganida retseptorning hujayra ichidagi domeni (hujayra ichidagi qismi) biroz oʻzgaradi. Odatda u ferment sifatida faollashadi yoki boshqa molekulalarni bogʻlashga imkon beradigan yangi shaklni oladi. Retseptorning oʻzgarishi signal uzatish hodisalarini boshlab berishi mumkin. Masalan, retseptor hujayra ichida boshqa signal uzatuvchi molekulani yoqishi mumkin va bu oʻz navbatida oʻz nishonini faollashtiradi. Ushbu zanjirli reaksiya oxir-oqibat quyidagi chizmada koʻrsatilganidek, hujayra harakati yoki xususiyatlarining oʻzgarishiga olib keladi. Taxminiy signal uzatish yoʻlining tarkibiy qismlari ketma-ket faollashib, biri ikkinchisini navbatma-navbat yoqishi natijasida hujayraviy javob qanday hosil boʻlishini koʻrsatuvchi multfilm uslubidagi sxema. Taxminiy signal uzatish yoʻlining tarkibiy qismlari ketma-ket faollashib, biri ikkinchisini navbatma-navbat yoqishi natijasida hujayraviy javob qanday hosil boʻlishini koʻrsatuvchi multfilm uslubidagi sxema. Maʼlumotning bir tarafga yoʻnaluvchanligi tufayli yuqori oqim atamasi koʻpincha uzatish zanjiridan oldinroq sodir boʻladigan molekulalar va hodisalarni tasvirlash uchun ishlatilsa, pastki oqim uzatish zanjiridan keyinroq paydo boʻladigan muayyan bir oʻrganilayotgan molekulani taʼriflash uchun ishlatiladi. Masalan, diagrammada retseptor ligandning pastki oqimida, ammo sitozoldagi oqsillarning yuqori oqimida joylashgan. Koʻpgina signal oʻtish yoʻllari dastlabki signalni kuchaytiradi, shunda bitta ligand molekulasi pastki oqimdagi koʻplab nishon molekulalarning faollashishiga sabab boʻladi. Signal uzatuvchi molekulalar asosan oqsillardir. Ammo signal uzatishda ionlar va fosfolipidlar kabi oqsil boʻlmagan molekulalar ham muhim vazifa bajarishi mumkin. Fosforillanish Yuqoridagi chizmada “yoqiq” yoki “oʻchgan” deb belgilangan pufakchalar (signal molekulalari) koʻrsatilgan. Pufakchaning yonishi yoki oʻchishi aslida nimani anglatadi? Oqsillar turli yoʻllar bilan aktiv yoki noaktiv boʻlishi mumkin. Vaholanki, oqsil aktivligini oʻzgartirishda eng koʻp uchraydigan usullardan biri bu fosfat guruhini oqsilning bir yoki bir nechta joyiga qoʻshilishi boʻlib, bu jarayon fosforillanish deb ataladi. Serin qoldigʻiga biriktirilgan fosfat guruhiga ega boʻlgan fosforillangan oqsil sxemasi: bogʻlanishning haqiqiy kimyoviy strukturasi koʻrsatilgan. Serin qoldigʻiga biriktirilgan fosfat guruhiga ega boʻlgan fosforillangan oqsil sxemasi: bogʻlanishning haqiqiy kimyoviy strukturasi koʻrsatilgan. Fosfat guruhlari oqsilning har qanday qismiga birikmaydi. Buning oʻrniga ular odatda oʻzlarining yon zanjirlaridagi gidroksil (-OH) guruhiga ega boʻlgan uchta aminokislotalardan biri bilan bogʻlanadi: tirozin, treonin va serin. Fosfat guruhining oʻtkazilishi kinaza deb nomlangan ferment tomonidan katalizlanadi va hujayralar turli xil nishonlarni fosforillaydigan har xil kinazalarni oʻz ichiga oladi. Fosforillanish oʻchirib-yoqish kaliti vazifasini bajaradi, ammo uning taʼsiri oqsillarga qarab farq qiladi. Baʼzida fosforillanish oqsilni faollashtiradi (masalan, katalizni kuchaytirish yoki uni boshqa sherigi bilan bogʻlashga imkon yaratadi). Boshqa hollarda fosforillanish oqsilni ishdan chiqarishi yoki uning parchalanishiga olib kelishi mumkin. Fosfat guruhi bu ishlarning hammasini qanday qilib amalga oshiradi? Umuman olganda, fosforillanish doimiy emas. Oqsillarni oʻzlarining fosforillanmagan holatiga qaytarish uchun hujayralarda fosfatazalar deb nomlangan fermentlar mavjud boʻlib, ular fosfat guruhini oʻzlariga tegishli nishondan uzoqlashtiradi. Oqsilga ATFdagi fosfat qoʻshilishi orqali kinaza bilan fosforillanib, qoʻshimcha mahsulot sifatida ADF va fosfataza bilan defosforillanib, qoʻshimcha mahsulot sifatida Pi (noorganik fosfat) chiqarishi koʻrsatilgan multfilm uslubidagi diagramma. Ikkala reaksiya oqsil ikkala holat oʻrtasida bir-birini almashtiradigan siklni namoyon qiladi. Oqsilga ATFdagi fosfat qoʻshilishi orqali kinaza bilan fosforillanib, qoʻshimcha mahsulot sifatida ADF va fosfataza bilan defosforillanib, qoʻshimcha mahsulot sifatida Pi (noorganik fosfat) chiqarishi koʻrsatilgan multfilm uslubidagi diagramma. Ikkala reaksiya oqsil ikkala holat oʻrtasida bir-birini almashtiradigan siklni namoyon qiladi. Fosforillanishga misol: MAKO signal uzatish kaskadi Fosforillanish qanday ishlashini yaxshiroq tushunish uchun ushbu usuldan foydalanadigan signal uzatish yoʻlining hayotiy misoli – oʻsish omiliga signal uzatishni koʻrib chiqaylik. Xususan, hujayraviy javob reaksiyasini hosil qilish uchun bir qator kinazalar orqali harakatlanadigan epidermal oʻsish omili (EOʻO) yoʻlining bir qismini koʻrib chiqamiz. Ushbu diagrammada epidermal oʻsish omili signal uzatish yoʻlining bir qismi koʻrsatilgan: Bu yoʻlning aksariyat bosqichlarida fosforillanish (F bilan belgilangan) muhim rol oʻynaydi. Oʻsish omili ligandlari oʻz retseptorlari bilan bogʻlanganida retseptorlar juftlashadi va kinazalar sifatida harakatlanadi, fosfat guruhlarini bir-birining hujayra ichidagi dumchalariga biriktiradi. Retseptorlar va ligandlar(Yangi oynada ochiladi) maqolasidan bu haqida koʻproq maʼlumotlarga ega boʻlishingiz mumkin. Aktivlangan retseptorlar bir qator jarayonlarni qoʻzgʻatadi (fosforillanish bilan aloqador boʻlmagani bois bu haqida toʻxtalib oʻtmaymiz). Ushbu oʻzgarishlar Raf kinazani aktivlaydi. Aktiv Raf ERKlarni fosforillaydigan va aktivlaydigan MEKni fosforillaydi va aktivlaydi. ERKlar turli xil nishon molekulalarni fosforillaydi va aktivlaydi. Bularga c-Myc kabi transkripsiya omillari, shuningdek, sitoplazmatik nishon molekulalar kiradi. Aktivlangan nishonlar hujayralarning oʻsishi va boʻlinishini osonlashtiradi. Raf, MEK va ERKlar birgalikda mitogen aktivlangan kinaza oqsili (MAKO ) kaskadi deb nomlangan uch bosqichli kinaza signal uzatish yoʻlini tashkil qiladi. (Mitogen bu hujayralarni mitozga uchrashi yoki boʻlinishiga olib keladigan signal.) Ular hujayra boʻlinishini tezlashtirishda muhim rol oʻynaganligi sababli Raf va c-Myc proto-onkogenlar hisoblanadi, yaʼni ushbu oqsillarning haddan tashqari faol shakllari saraton \[^1\] bilan bogʻliq. MAKOning signal uzatish yoʻllari biologiyada juda keng uchraydi: ular odamlardan tortib, zarburugʻ-u oʻsimliklar kabi organizmlarning turfa xillarida mavjud. MAKO kaskadining turli xil organizmlarda oʻxshashligi bu signal yoʻli tiriklikning evolyutsion tarixida erta paydo boʻlgani va hozirgi zamon hayvonlari, oʻsimliklari va zamburugʻlarining umumiy ajdodida allaqachonlar mavjud boʻlganidan dalolat beradi \[^2\]. Ikkilamchi messenjerlar Oqsillar signalni oʻtkazish yoʻllarida muhim ahamiyatga ega boʻlsa-da, molekulalarning boshqa turlari ham bu jarayonda qatnashishi mumkin. Koʻpgina signal uzatish yoʻllari ikkilamchi messenjerlar ligandlar (“birlamchi messenjerlar”)ning oʻz retseptorlariga bogʻlanishi natijasida hosil boʻladigan signal orqali oʻtadigan, oqsil boʻlmagan mayda molekulalarni oʻz ichiga oladi. Ikkilamchi messenjerlar \[\text{Ca}^{2+}\] ionlarini, siklik AMF (sAMF), yaʼni ATFning hosilasini va fosfolipidlardan hosil boʻlgan inozitol fosfatlarni oʻz ichiga oladi. Kalsiy ionlari Kalsiy ionlari keng foydalaniladigan ikkilamchi messenjerlar hisoblanadi. Koʻpgina hujayralarda sitozol tarkibidagi kalsiy ionlarining ( \[\text{Ca}^{2+}\]) konsentratsiyasi juda past, chunki plazmatik membranadagi ion nasoslari uni olib tashlash uchun doimo ishlaydi. Signal uzatish maqsadida \[\text{Ca}^{2+}\] endoplazmatik toʻr kabi qismlarda saqlanishi mumkin. Kalsiy ionlaridan ikkilamchi messenjer sifatida foydalanadigan yoʻllarda yuqori oqim signal uzatish jarayonlari ligand-boshqaruvli kalsiy ion kanallariga bogʻlaydigan va ularni ochadigan ligand ajratib chiqaradi. Ushbu kanallar ochiladi va hujayradan tashqarida (yoki hujayra ichidagi zaxira qismlarida) mavjud boʻlgan yuqori miqdordagi \[\text{Ca}^{2+}\] ni sitoplazma ichiga kiritib, sitoplazmatik \[\text{Ca}^{2+}\] konsentratsiyasini oshirishga imkon beradi. Qanday qilib chiqarib yuborilgan \[\text{Ca}^{2+}\] signal uzatilishiga imkon yaratadi? Hujayradagi ayrim oqsillarda \[\text{Ca}^{2+}\] ionlariga bogʻlanadigan maxsus joylar boʻlib, chiqarib yuborilgan ionlar shu oqsillarga birikib, ularning shaklini oʻzgartiradi (natijada funksiyasi ham oʻzgaradi). Hujayralarning turiga qarab oqsillar va hosil boʻladigan javob reaksiyalari ham tulicha boʻladi. Masalan, oshqozon osti bezidagi β hujayralarda \[\text{Ca}^{2+}\] signali insulin ishlab chiqilishiga olib kelsa, muskul hujayralarida ushbu ionlar signali muskul qisqarishiga sabab boʻladi. Siklik AMF (sAMF) Koʻplab hujayra turlarida uchraydigan yana bir ikkilamchi messenjer bu ATFdan hosil boʻlgan kichik molekula – siklik adenozin monofosfat (siklik AMF yoki sAMF)dir. Signallarga javob tariqasida adenilil siklaza deb nomlanuvchi ferment ATFdagi ikki fosfatni olib tashlab, qolgan fosfatni halqa shaklidagi qand moddaga bogʻlab, ATFni sAMFga aylantiradi. ATFni sAMFga aylantiradigan reaksiyani koʻrish Hosil boʻlgan sAMF kinaza A oqsili (KAO) deb ataluvchi fermentni aktivlaydi va bu fermentda oʻz nishon molekulalarini fosforillashga va signalni uzatishga imkon yaratadi. Kinaza A oqsili turli hujayralarda uchraydi va uning har bir turda oʻz nishon oqsili mavjud. Bu bitta sAMF ikkilamchi messenjerning turli xil oʻrinlarda turli xil javob reaksiyalarini hosil qilishiga imkon yaratadi. sAMFdan ikkilamchi messenjer sifatida foydalanadigan signal yoʻli diagrammasi. Ligand retseptorga bogʻlanib, ATFni sAMFga aylantiruvchi adenilil siklazaning aktivlanishiga bilvosita taʼsir koʻrsatadi. sAMF kinaza A oqsiliga bogʻlanadi va uni aktivlaydi, natijada KAOning hujayraviy javob reaksiya hosil qilishi uchun pastki oqim omillarini fosforillashiga imkon yaratadi. sAMFdan ikkilamchi messenjer sifatida foydalanadigan signal yoʻli diagrammasi. Ligand retseptorga bogʻlanib, ATFni sAMFga aylantiruvchi adenilil siklazaning aktivlanishiga bilvosita taʼsir koʻrsatadi. sAMF kinaza A oqsiliga bogʻlanadi va uni aktivlaydi, natijada KAOning hujayraviy javob reaksiya hosil qilishi uchun pastki oqim omillarini fosforillashiga imkon yaratadi. sAMF signal uzatish yoʻli sAMF halqasini uzib, uni adenozin monofosfatga (AMF) aylantiradigan fosfodiyesteraza deb ataluvchi fermentlar tomonidan toʻxtatib qoʻyiladi. Inozitol fosfatlari Garchand biz plazmatik membrana fosfolipidlarini odatda hujayraning strukturaviy qismlari deb hisoblasak-da, ular ham signal uzatishda muhim rol oʻynashlari mumkin. Fosfatidilinozitollar deb ataluvchi fosfolipidlar fosforillanib, teng ikkiga boʻlinadi va chiqarib yuboriladi, natijada har ikkala qism ikkilamchi messenjerlar vazifasini bajarishi mumkin. Signal uzatishda aynan muhim bir ahamiyatga ega boʻlgan bu guruhdagi lipidlardan biri \[\text{FIF}_2\] deb ataladi. Signalga javob tariqasida fosfolipaza C deb ataluvchi ferment \[\text{FIF}_2\] ni ikki qismga ajratadi: DAG va \[\text{IF}_3\]. Hosil boʻlgan ikkala qism ham ikkilamchi messenjer vazifasini bajarishi mumkin. Kimyoviy struktura va reaksiyalarni koʻrish DAG plazmatik membranada qolib, kinaza C oqsili (KCO) deb ataluvchi nishonini aktivlaydi, bu esa KCOga oʻz nishonlarini fosforillashga imkon yaratadi. \[\text{IF}_3\] sitomplazmada tarqaladi va endoplazmatik toʻrda joylashgan ligand-boshqaruvli kalsiy kanallariga bogʻlanib, signal kaskadini davom ettiradigan \[\text{Ca}^{2+}\] ni chiqaradi. Inozitol trifosfat va kalsiy ionlaridan ikkilamchi messenjer sifatida foydalanadigan signal uzatish yoʻlining rasmi. Ligand membranadagi retseptorlarga bogʻlanganidan soʻng, fosfolipaza C bilvosita aktivlanadi. Bu ferment esa FIF2 ni ikkiga ajratib, IF3 va DAGlarni hosil qiladi. DAG membranada qoladi va oʻzining nishonlarini fosforillaydigan kinaza C oqsilini aktivlaydi. IF3 sitozolga chiqariladi va endoplazmatik toʻrdagi kalsiy ion kanaliga bogʻlanib, kanalning ochilishiga sabab boʻladi. Endoplazmatik toʻrda saqlanadigan kalsiy ionlari sitozol tomon tez harakatlanib, u yerda kalsiy bogʻlovchi oqsillarga bogʻlanadi. Kalsiy bogʻlovchi oqsillar hujayraviy javob reaksiyasi sodir boʻlishini yuzaga keltiradi. Inozitol trifosfat va kalsiy ionlaridan ikkilamchi messenjer sifatida foydalanadigan signal uzatish yoʻlining rasmi. Ligand membranadagi retseptorlarga bogʻlanganidan soʻng, fosfolipaza C bilvosita aktivlanadi. Bu ferment esa FIF2 ni ikkiga ajratib, IF3 va DAGlarni hosil qiladi. DAG membranada qoladi va oʻzining nishonlarini fosforillaydigan kinaza C oqsilini aktivlaydi. IF3 sitozolga chiqariladi va endoplazmatik toʻrdagi kalsiy ion kanaliga bogʻlanib, kanalning ochilishiga sabab boʻladi. Endoplazmatik toʻrda saqlanadigan kalsiy ionlari sitozol tomon tez harakatlanib, u yerda kalsiy bogʻlovchi oqsillarga bogʻlanadi. Kalsiy bogʻlovchi oqsillar hujayraviy javob reaksiyasi sodir boʻlishini yuzaga keltiradi. Bu esa yuqoridagidan-da murakkabroq! Signal uzatish yoʻllari juda tez murakkablashib ketishi mumkin. Masalan, yuqorida aytib oʻtilgan epidermal oʻsish omili signal uzatish yoʻlining toʻliq koʻrinishi chigal soch oʻramiga oʻxshaydi va agar siz uni chizmoqchi boʻlsangiz, u butun boshli plakatni toʻldiradi. Siz buni Salmonning MAKO signal yoʻli haqidagi videosida koʻrishingiz mumkin. Yoʻllar koʻpincha boshqa yoʻllar bilan oʻzaro taʼsirlashishi sababli ushbu murakkablik yuzaga keladi. Yoʻllar oʻzaro taʼsirlashganda ular asosan hujayraga oʻz vazifalarini mantiqan bajarishga va bir nechta maʼlumot manbalariga eng yaxshi javob reaksiyani “hisoblash”ga imkon beradi. Masalan, ikkita yoʻldan bir vaqtda signal uzatilganda mantiqiy “VA” qoidasiga oʻxshash javob reaksiyani aktivlash kerak boʻlishi mumkin. Shu bilan bir qatorda, ikkita yoʻldan bittasi mantiqiy “YOKI” qoidasiga oʻxshash javob reaksiyasini yuzaga keltirishi ham mumkin. Chapdagi diagramma: signal uzatish yoʻlida mantiqiy “VA” qoidasining namoyon boʻlishi. Aktivlanish hamda javob reaksiya chiqarish uchun oraliq vositachi ikkita turli qoldiqlarda, yaʼni ularning har biri ikkala yoʻlga ham yoʻnaltirilgan holatda fosforillangan boʻlishi kerak. Javob reaksiyasi birinchi yoʻl VA ikkinchi yoʻl ham aktiv boʻlsagina amalga oshadi. Oʻngdagi diagramma: signal uzatish yoʻlida mantiqiy “YOKI” qoidasining namoyon boʻlishi. Aktivlanish va javob reaksiya chiqarish uchun oraliqdagi vositachi bitta qoldiqda fosforillanishi kerak va ikkita yoʻlning bittasi oʻsha qoldiqni fosforillashi mumkin. Birinchi yoʻl YOKI ikkinchi yoʻl aktiv boʻlsa, javob reaksiyasi sodir boʻladi. Chapdagi diagramma: signal uzatish yoʻlida mantiqiy “VA” qoidasining namoyon boʻlishi. Aktivlanish hamda javob reaksiya chiqarish uchun oraliq vositachi ikkita turli qoldiqlarda, yaʼni ularning har biri ikkala yoʻlga ham yoʻnaltirilgan holatda fosforillangan boʻlishi kerak. Javob reaksiyasi birinchi yoʻl VA ikkinchi yoʻl ham aktiv boʻlsagina amalga oshadi. Oʻngdagi diagramma: signal uzatish yoʻlida mantiqiy “YOKI” qoidasining namoyon boʻlishi. Aktivlanish va javob reaksiya chiqarish uchun oraliqdagi vositachi bitta qoldiqda fosforillanishi kerak va ikkita yoʻlning bittasi oʻsha qoldiqni fosforillashi mumkin. Birinchi yoʻl YOKI ikkinchi yoʻl aktiv boʻlsa, javob reaksiyasi sodir boʻladi. Signal uzatishning yana bir murakkablik jihati shundaki, bir xil signal uzatish molekulasi hujayradagi molekulalar turiga bogʻliq ravishda turli xil natijalarga sabab boʻlishi mumkin \[^3\]. Masalan, asetilxolin ligandi skelet va yurak muskullarida teskari taʼsirni keltirib chiqaradi, chunki bu hujayra turlari har xil yoʻllarni qoʻzgʻatadigan bir-biridan farq qiluvchi bir nechta atsetilxolin retseptorlarini hosil qiladi \[^{4,5,6}\]. Atsetilxolinga javoban hujayra turining oʻziga xosligi. Chap tarafda: skelet muskul hujayrasi. Atsetilxolin molekulasi ligand-darvozali ion kanaliga bogʻlanib, uning ochilishiga sabab boʻladi va musbat zaryadlangan ionlarning hujayraga kirishiga sharoit yaratadi. Ushbu hodisa muskullarning qisqarishiga yordam beradi. Oʻngda: yurak muskul hujayrasi. Atsetilxolin molekulasi G-oqsilga bogʻlangan retseptor bilan bogʻlanadi va mushaklarning qisqarishini pasaytiradigan javob reaksiyasini keltirib chiqaradi.
Hozircha izohlar yoʻq. Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing. Yüklə 25,86 Kb. Dostları ilə paylaş:
|