Types de communication cellulaire, importance, exemples

La Communication cellulaire, Également appelée communication intercellulaire, elle consiste en la transmission de molécules de signal extracellulaires. Ces molécules commencent à partir d'une cellule de génération de signal et se lient aux récepteurs des cellules blanches, produisant une réponse spécifique.

La molécule de signal peut être une petite molécule (exemple: un acide aminé), un peptide ou une protéine. Par conséquent, la communication, qui est la chimie, est une caractéristique des organismes unicellulaires et multicellulaires.

Source: Pixabay.com

Dans les bactéries, les molécules de signal sont des phéromones bactériennes. Ceux-ci sont nécessaires pour des fonctions telles que le transfert horizontal des gènes, la bioluminescence, la formation de biofilms et la production d'antibiotiques et de facteurs pathogènes.

Dans les organismes multicellulaires, la communication cellulaire peut avoir lieu entre des cellules adjacentes, ou entre les cellules séparées. Dans ce dernier cas, les molécules de signal doivent être diffusées et transportées sur de longues distances. Parmi les fonctions des signaux figurent les changements dans l'expression des gènes, la morphologie et le mouvement cellulaire.

La communication cellulaire peut également être effectuée par des vésicules extracellulaires (VE), appelées ectosomes et exosomes. Certaines fonctions VE sont: la modulation des lymphocytes et des macrophages; Contrôle de la fonction synaptique; dans les vaisseaux sanguins et le cœur, la coagulation et l'angiogenèse; et échange d'ARN.

[TOC]

Types (systèmes / mécanismes)

Dans les bactéries, il existe un type de communication cellulaire qui est appelée Détection de quorum, qui se compose de comportements qui ne se produisent que lorsque la densité de la population bactérienne est élevée. Il Détection de quorum Il implique la production, la libération et la détection ultérieure de concentrations élevées de molécules de signal, appelées auto-inductivateurs.

Dans les eucaryotes unicellulaires, comme T. Brucei, il y a aussi Détection de quorum. Dans les levures, le comportement sexuel et la différenciation cellulaire se produisent en réponse à la communication par des phéromones et des changements environnementaux.

Dans les plantes et les animaux, l'utilisation de molécules de signal extracellulaires, telles que les hormones, les neurotransmetteurs, les facteurs de croissance ou les gaz, est un type de communication important qui implique la synthèse de la molécule du signal, sa libération, son transport vers la cellule blanche, la détection de la détection de la détection de la détection de la détection de la détection de la détection de la détection de la détection de la détection de la détection de la détection de la détection de le signal et la réponse spécifiques.

En ce qui concerne le transport du signal de la molécule chez les animaux, la distance d'action de la molécule détermine deux types de signaux: 1) autocrine et paracrines, qui agissent, respectivement, sur la même cellule et sur les cellules voisines; et 2) endocrine, qui agit sur une cellule blanche éloignée, transportée par la circulation sanguine.

La communication cellulaire à travers des vésicules extracellulaires est un type important de communication cellulaire dans les organismes eucaryotes et les archées.

Détection du quorum (QS)

À mesure que la population eucaryote bactérienne ou unicellulaire se développe, elle atteint le nombre de cellules de cellules, ou quorum, qui produit la concentration d'inductance capable de produire un effet sur les cellules. Cela constitue un mécanisme pour porter le recensement.

Trois types de systèmes sont connus Détection de quorum Dans les bactéries: une en Gram négatif; un autre en Gram-positif; Et un autre dans le Gram négatif Vibrio Harveyi.

Dans les bactéries à Gram négatif, l'auto-inducteur est l'homosérine lactone acylée. Cette substance est synthétisée par l'enzyme de type Luxxi et se propage passivement à travers la membrane, s'accumulant dans un espace extracellulaire et intracellulaire. Lorsque la concentration stimulante est atteinte, la transcription des gènes régulée par QS est activée.

Dans les bactéries à Gram négatif, les auto-inducteurs sont des peptides modifiés, qui sont exportés vers l'espace extracellulaire, où ils interagissent avec les protéines membranaires. Il existe une cascade de phosphorylation qui active les protéines, qui se lient à l'ADN et contrôlent la transcription des gènes blancs.

Peut vous servir: cellules caliciformes

Vibrio Harveyi produit deux auto-inducteurs, appelés hai-1 et a1-2. Hai-1 est une homosérine lactone acylée, mais sa synthèse ne dépend pas de luxe. A1-2 est Furanosil Boraato Dieter. Les deux substances agissent par une cascade de phosphorylation similaire à celle des autres bactéries à Gram négatif. Ce type de QS contrôle la bioluminescence.

Communication chimique

L'union spécifique de la molécule de signal, ou ligature, à la protéine réceptrice produit une réponse cellulaire spécifique. Chaque type de cellule a certains types de récepteurs. Bien qu'un certain type de récepteur puisse également être trouvé dans différents types de cellules et produire des réponses différentes à la même liaison.

La nature de la molécule de signal détermine le chemin qui sera utilisé pour entrer dans la cellule. Par exemple, les hormones hydrophobes, telles que les stéroïdes, se propagent à travers la bicouche lipidique et se lient aux récepteurs pour former des complexes qui régulent l'expression de gènes spécifiques.

Les gaz, tels que l'oxyde nitrique et le monoxyde de carbone, se propagent à travers la membrane et activent généralement le guanylil cyclasse, producteur Cyclique GMP. La plupart des molécules de signal sont hydrophiles.

Ses récepteurs sont à la surface des cellules. Les récepteurs agissent comme des traducteurs de signal qui modifient le comportement de la cellule blanche.

Les récepteurs de surface cellulaire sont divisés en: a) récepteurs couplés à la protéine GF; b) récepteurs avec activité enzymatique, comme le couple kinase; et c) récepteurs des canaux ioniques.

Caractéristiques des récepteurs des protéines conclues g

Les récepteurs couplés aux protéines se trouvent dans toutes les eucaryotes. En général, ce sont des bénéficiaires de sept domaines qui traversent la membrane, avec la région N-terminale à l'extérieur cellulaire. Ces récepteurs sont associés à une protéine G qui traduit les signaux.

Lorsque le ligand se lie au récepteur, la protéine G est activée. Il active à son tour une enzyme effective qui produit un deuxième messager intracellulaire, qui peut être une adénosine monophosphate cyclique (AMPC), de l'acide arachidonique, du diacylglycérol ou du phosphate d'inositol-3, qui agit comme un amplificateur du signal initial initial.

La protéine G possède trois sous-unités: alpha, bêta et gamma. L'activation des protéines G implique la dissociation du PIB de la protéine G et l'union du GTP à la sous-unité alpha. Dans le g_alpha-GTP se dissocient des sous-unités bêta et gamma, interagissant spécifiquement avec les protéines effectrices, les activant.

L'itinéraire AMPC peut être activé par les récepteurs bêta-adrénergiques. AMPC est produit par l'adényil cyclase. La voie du phosphoosytol est activée par les récepteurs muscariniques de l'acétylcholine. Activer la phospholipase C. La route de l'acide arachidonique est activée par le récepteur de l'histamine. Activer la phospholipase A2.

AMPC Route

La liaison du ligand au récepteur la protéine stimulante g (g_s), avec le PIB, provoque l'échange du PIB par GTP et la dissociation de la sous-unité alpha de g_s des sous-unités bêta et gamma. Le complexe G_alpha-Le GTP est associé à un domaine de l'adényl cyclasa, activant l'enzyme et produisant des AMPC à partir de l'ATP.

Peut vous servir: fibroblastes

L'AMPC rejoint les sous-unités régulatrices de la protéine kinase dépendante de l'AMPC. Libère des sous-unités catalytiques, qui phosphorylent les protéines qui régulent les réponses cellulaires. Cette voie est régulée par deux types d'enzymes, à savoir les phosphodes et les protéines phosphatases.

Voie du fosfoinnitol

La liaison du ligand au récepteur active la protéine g (g_q), qui active la phospholipase C (PLC). Cette enzyme brise la phosphatidyl inositol 1,4,5-biphosphate (PIP₂) En messagers de deux secondes, inositol 1,4,5-trifosphate (IP₃) et diaciglycérol (DAG).

L'ip₃ se dissémine dans le cytoplasme et rejoint les récepteurs du réticulum endoplasmique, provoquant la libération de Ca⁺² de l'Intérieur. Le DAG reste dans la membrane et active la protéine Cinase C (PKC). Certaines isoformes PKC ont besoin de ca⁺².

Voie d'acide araquidonique

La liaison du ligand au récepteur fait que les sous-unités bêta et gamma de la protéine G activent la phospholipase₂ (PLA₂). Cette enzyme hydrolyse le phosphatidylinositol (PI) dans la membrane plasmique, libérant de l'acide arachidonique, qui est métabolisé par différentes voies, telles que 5 et 12-lipxigénase et la cycloxigénase.

Caractéristiques des récepteurs de la tyrosine kinase

Les récepteurs de la tyrosine kinase (RTK) ont des domaines régulateurs extracellulaires et des domaines catalytiques intracellulaires. Contrairement au récepteur couplé à la protéine GF, la chaîne polypeptidique des récepteurs de la tyrosine kinase ne traverse la membrane plasmique qu'une seule fois.

L'union du ligand, qui est un facteur hormonal ou de croissance, dans le domaine régulatrice fait associer les deux sous-unités du récepteur. Cela permet un autophosphate récepteur dans un résidu de tyrosine et l'activation des cascades de phosphorylation des protéines.

Les résidus de tyrosine phosphorylés du récepteur de la torqueinase (RTK) interagissent avec les protéines adaptantes, qui relient le récepteur activé avec les composants de la route de transduction du signal. Les protéines d'adaptation servent à former des complexes de signaux multiprotéiques.

Le RTK rejoint différents peptides, tels que: facteur de croissance épidermique; Facteurs de croissance des fibroblastes; facteurs de croissance du cerveau; facteur de croissance nerveuse; et insuline.

Caractéristiques générales des récepteurs

L'activation des récepteurs de surface produit des changements dans la phosphorylation des protéines en activant deux types de protéines kinases: l'agitation et le sérum et la treonine kinases .

La sérine et les treonine kinases sont: la protéine kinase dépendante de l'AMPC; Protéine kinase dépendante de GMPC; La protéine kinase C; et protéine dépendante du Ca⁺²/ Calmoduline. Dans ces protéines kinases, à l'exception de la kinase dépendante de l'AMPC, le domaine catalytique et régulateur est dans la même chaîne polypeptidique.

Le deuxième messager rejoint ces kinases de sérine et de treonine, en les activant.

Caractéristiques des récepteurs qui sont des canaux ioniques

Les récepteurs des canaux ioniques ont les caractéristiques suivantes: a) Ils conduisent des ions; b) reconnaître et sélectionner des ions spécifiques; c) Ils s'ouvrent et se ferment en réponse aux signaux chimiques, électriques ou mécaniques.

Les récepteurs des canaux ioniques peuvent être un monomère ou être des hétéloligomères ou des homoligomères, dont les régions de la chaîne polypeptidique traversent la membrane plasmique. Il y a trois familles de canaux ioniques: a) Puerta del Ligando canaux; B) les canaux des syndicats de l'espace; et c) canaux de tension dépendants de Na⁺.

Quelques exemples de récepteurs des canaux ioniques sont les récepteurs de l'acétylcholine de la jonction neuromusculaire et les récepteurs ionotropes du glutamate, du NMDA et pas de NMDA, dans le système nerveux central.

Peut vous servir: myofibrilles: caractéristiques, structure, composition, fonctions

Communication par des vésicules extracellulaires

Les vésicules extracellulaires (VE) sont un mélange d'ectosomes et d'exosomes, qui sont responsables de la transmission d'informations biologiques (ARN, enzymes, espèces réactives de l'oxygène, etc.) Entre la cellule et la cellule. L'origine des deux vésicules est différente.

Les ectosomes sont des vésicules produites par des germes de membrane plasmique, suivis de sa séparation et de sa libération vers l'espace extracellulaire.

Premièrement, le regroupement des protéines membranaires dans des domaines discrets se produit. Ensuite, les ancres lipidiques protéiques accumulent les protéines cytosoliques et l'ARN dans la lumière, donc l'épidémie se développe.

Les exosomes sont des vésicules formées à partir de corps multivatiques (MVB) et sont libérés par exocytose à l'espace extracellulaire. Les MVB sont des endosomes tardifs, à l'intérieur desquels il y a des vésicules intraluminales (ILV). MVB peut fusionner les lysosomes et continuer le chemin de dégradation, ou libérer l'ISS comme des exosomes par exocytose.

Ils les interagissent avec la cellule blanche de différentes manières: 1) la dissension de la membrane VE et la libération des facteurs actifs de son intérieur; 2) ils établissent un contact avec la surface de la cellule blanche, qui fusionne, libérant leur contenu dans le cytosol; et 3) VE sont entièrement capturés par macropinocytose et phagocytose.

Importance

La grande variété de fonctions de communication intercellulaire indique son importance en soi. À travers quelques exemples, l'importance de différents types de communication cellulaire est illustrée.

- L'importance de Détection de quorum. Les QS régulent divers processus tels que la virulence au sein d'une espèce, ou micro-organismes de différentes espèces ou genres. Par exemple, une tension de Staphylococcus aureus Utilisez une molécule de signal dans le Détection de quorum Infecter l'hôte et inhiber d'autres souches de S. aureus Pour le faire.

- Importance de la communication chimique. L'indication chimique est nécessaire pour la survie et le succès reproducteur des organismes multicellulaires.

Par exemple, la mort cellulaire programmée, qui régule le développement multicellulaire, élimine les structures complètes et permet le développement de tissus spécifiques. Tout cela est médié par des facteurs trophiques.

- Importance des voyages. Ils ont un rôle important dans le diabète, l'inflammation et les maladies neurodégénératives et cardiovasculaires. Ils voient les cellules normales et les cellules cancéreuses diffèrent beaucoup. Ve peut transporter des facteurs qui favorisent ou suppriment le phénotype du cancer dans les cellules blanches.

Les références

1. Alberts, B., Johnson, un., Lewis, J., et chou. 2007. Biologie de la cellule moléculaire. Garland Science, New York.
2. Bassler, B.L. 2002. Petite conversation: communication de cellule à cellule dans les bactéries. Cell, 109: 421-424.
3. Cocucci, e. et meldolessi, j. 2015. Ectosomes et exosomes: perdre la confusion entre les vésicules extracellulaires. Tendances de la biologie cellulaire, xx: 1-9.
4. Kandel, E., Schwarts, J.H., Et Jesell, t., 2000. Principes de la science neuronale. McGraw-Hill USA.
5. Lodish, H., Berk, un., Zipurski, S.L., Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Biologie cellulaire et moléculaire. Éditorial Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Mexique, Sāo Paulo.
6. Pupas, k.M., Weingart, C.L., Winans, s.C. 2004. Communication chimique dans les protéobactéries: études biochimiques et structurales des synthases et récepteurs du signal requis pour la signalisation intercellulaire. Microbiology Molecular, 53: 755-769.
7. Perbal, B. 2003. La communication est la clé. Communication et signalisation cellulaires. Éditorial, 1-4.