Tất cả các tế bào, từ sinh vật nhân sơ đến thực vật và động vật, đều cảm nhận và phản ứng với các kích thích trong môi trường của chúng bằng những phản ứng rập khuôn cho phép chúng tồn tại, thích nghi và hoạt động theo những cách phù hợp với nhu cầu của sinh vật. Cùng tìm hiểu rõ hơn về chủ đề này qua bài viết dưới đây nhé!
1. Dẫn truyền tín hiệu tế bào
Những phản ứng này không chỉ đơn giản là hậu quả trực tiếp về thể chất hoặc trao đổi chất của những thay đổi trong môi trường địa phương. Đúng hơn, các tế bào biểu hiện các mảng protein cảm nhận hoặc các thụ thể nhận biết các kích thích ngoại bào cụ thể. Để đáp lại những kích thích này, các thụ thể điều chỉnh hoạt động của các protein điều hòa nội bào khác nhau, từ đó bắt đầu các phản ứng thích hợp của tế bào. Quá trình cảm nhận các kích thích bên ngoài và truyền thông tin vốn có đến các mục tiêu nội bào được gọi là truyền tín hiệu tế bào.
Hình. Mô hình con đường tín hiệu
Các tế bào phản ứng với tất cả các loại kích thích. Vi khuẩn phản ứng với các chất dinh dưỡng, chất độc, nhiệt, ánh sáng và tín hiệu hóa học do các vi khuẩn khác tiết ra. Các tế bào trong sinh vật đa bào biểu hiện các thụ thể đặc hiệu cho hormone, chất dẫn truyền thần kinh, tác nhân tự tiết và cận tiết (các hợp chất giống hormone từ tế bào tiết ra hoặc các tế bào gần đó), mùi, phân tử điều chỉnh sự tăng trưởng hoặc biệt hóa và protein ở bên ngoài các tế bào lân cận. Một tế bào động vật có vú thường biểu hiện khoảng 50 thụ thể riêng biệt, cảm nhận các đầu vào khác nhau và nhìn chung, động vật có vú biểu hiện vài nghìn thụ thể.
2. Các loại receptor liên quan đến con đường truyền tín hiệu (signal transduction)
Bất chấp sự đa dạng của trong tế bào và số lượng lớn các chất được cảm nhận bởi các tế bào khác nhau, các loại protein và cơ chế chung liên quan đến truyền tín hiệu vẫn được bảo tồn trong toàn bộ tế bào sống.Các thụ thể kết hợp với protein G (GPCR – G protein coupled receptor), bao gồm bảy vòng xoắn xuyên màng, thúc đẩy hoạt hóa các dị phức protein liên kết với GTP gọi là protein G, liên kết với mặt trong của màng tế bào và truyền tín hiệu đến nhiều loại protein nội bào.
Các thụ thể protein kinase thường là các dime của các protein xuyên màng đơn có tác dụng phosphoryl hóa cơ chất nội bào của chúng và do đó làm thay đổi hình dạng và chức năng của protein mục tiêu. Những protein kinase này thường chứa các miền tương tác protein tổ chức các phức hợp protein truyền tín hiệu trên bề mặt bên trong của màng sinh chất.
Phosphoprotein phosphatase đảo ngược tác dụng của protein kinase bằng cách loại bỏ các nhóm phosphoryl được thêm vào bởi protein kinase.
Các enzyme xuyên màng đơn khác, chẳng hạn như guanylyl cyclase, có cấu trúc tổng thể tương tự như các kinase protein thụ thể nhưng có hoạt động enzyme khác nhau. Guanylyl cyclase xúc tác quá trình chuyển đổi GTP thành GMP vòng, được sử dụng để truyền tín hiệu
Các thụ thể kênh ion, mặc dù đa dạng về cấu trúc chi tiết, thường là các oligome của các tiểu đơn vị mà mỗi tiểu đơn vị chứa một số đoạn trải dài qua màng.
Các tiểu đơn vị thay đổi hình dạng và hướng tương đối của chúng để cho phép dòng ion đi qua lỗ trung tâm Hệ thống hai thành phần có thể là màng trải dài hoặc tế bào chất. Số lượng các tiểu đơn vị của chúng cũng khác nhau, nhưng mỗi hệ thống hai thành phần chứa một miền hoặc tiểu đơn vị histidine kinase được điều chỉnh bởi một phân tử tín hiệu và một bộ điều chỉnh phản ứng có chứa dư lượng aspartate (Asp) có thể phosphoryl hóa.
Một số thụ thể là có khả năng xuyên màng làm thay đổi cấu trúc hoặc quá trình oligome hóa làm thay đổi cấu trúc nội bào của các thụ thể của chúng để đáp ứng với các phân tử tín hiệu ngoại bào hoặc các phối tử, và do đó thu hút các protein điều hòa tương tác vào một vị trí chung trên màng.
Các thụ thể ở nhân là các yếu tố phiên mã, thường là các dị vòng, có thể cư trú trong tế bào chất cho đến khi được kích hoạt bởi chất chủ vận hoặc có thể nằm cố định trong nhân.
Hình. Con đường dẫn truyền tín hiệu
3. Kết luận
Các quá trình sinh hóa truyền tín hiệu rất giống nhau giữa các tế bào. Vi khuẩn, nấm, thực vật và động vật sử dụng các protein và mô-đun đa protein tương tự để phát hiện và xử lý tín hiệu. Ví dụ, các protein G dị loại được bảo tồn tiến hóa và các thụ thể kết hợp với protein G được tìm thấy ở thực vật, nấm và động vật. Tương tự, AMP vòng (cAMP) là một phân tử truyền tín hiệu nội bào ở vi khuẩn, nấm và động vật và Ca2+ đóng vai trò tương tự ở tất cả các sinh vật nhân chuẩn. Protein kinase và phosphoprotein phosphatase được sử dụng để điều hòa enzyme trong tất cả các tế bào
Mặc dù các thành phần sinh hóa cơ bản và quá trình truyền tín hiệu được bảo tồn và tái sử dụng, nhưng chúng thường được sử dụng theo những mô hình rất khác nhau và cho nhiều mục đích sinh lý khác nhau. Ví dụ, cAMP được tổng hợp bởi các enzym có quan hệ họ hàng xa ở vi khuẩn, nấm và động vật và tác động lên các protein khác nhau trong mỗi sinh vật; nó là một pheromone trong một số khuôn chất nhờn.
Các tế bào thường sử dụng cùng một chuỗi protein tín hiệu để điều chỉnh một quá trình nhất định, chẳng hạn như phiên mã, vận chuyển ion, vận động và trao đổi chất. Các đường dẫn tín hiệu như vậy được tập hợp thành các mạng báo hiệu để cho phép tế bào phối hợp các phản hồi của nó với nhiều đầu vào bằng các chức năng đang diễn ra của nó.
Clofibrate là thuốc được các chuyên gia y tế chỉ định điều trị các tình trạng rối loạn lipid máu, tăng nồng độ triglycerid huyết thanh rất cao, giúp cải thiện tình trạng sức khỏe và giảm nguy cơ các biến chứng của tăng lipid máu.
Nhiễm ký sinh trùng đường ruột là vấn đề phổ biến, nhất là ở những người có thói quen ăn uống không lành mạnh hoặc hệ tiêu hóa kém. Nếu không được phát hiện và điều trị kịp thời, tình trạng này có thể dẫn đến các biến chứng nghiêm trọng.
Viêm dạ dày tá tràng là bệnh lý đường tiêu hóa phổ biến có thể điều trị nếu phát hiện sớm. Tuy nhiên, nhiều người thường chủ quan và chỉ khám khi bệnh đã nặng. Dưới đây là hướng dẫn ngắn gọn về cách phòng ngừa bệnh hiệu quả.
Lorazepam là thuốc được sử dụng điều trị các chứng lo âu, rối loạn co giật, động kinh, mất ngủ, hỗ trợ các thuốc chống buồn nôn liên quan đến hóa trị ung thư.
