Sinh ly dong vat

DẪN TRUYỀN TÍN HiỆU
(SIGNAL TRANSDUCTION)
SEMINAR CAO HỌC KHÓA XVI
ĐiỆN SINH HỌC
NỘI DUNG
I. GiỚI THIỆU
II. TÍN HiỆU TẾ BÀO (SIGNAL)
III. RECEPTOR
IV. KHUẾCH ĐẠI TÍN HiỆU
V. KẾT THÚC DẪN TRUYỀN TÍN HiỆU
VAI TRÒ
ĐỊNH NGHĨA
Dẫn truyền tín hiệu nghiên cứu cơ chế đáp ứng của tế bào đối với các kích thích cơ học hay hóa học

Quá trình biến đổi các tín hiệu ban đầu, qua một loạt các quá trình cuối cùng gây ra một đáp ứng làm thay đổi chức năng của tế bào

3 bước cơ bản trong quá trình dẫn truyền tín hiệu
Tiếp nhận (reception)
Chuyển đổi (transduction)
Đáp ứng
3 bước cơ bản trong quá trình dẫn truyền tín hiệu
Tiếp nhận (reception)
Chuyển đổi (transduction)
Đáp ứng
3 bước cơ bản trong quá trình dẫn truyền tín hiệu
Tiếp nhận (reception)
Chuyển đổi (transduction)
Đáp ứng
3 bước cơ bản trong quá trình dẫn truyền tín hiệu
Tiếp nhận (reception)
Chuyển đổi (transduction)
Đáp ứng
ĐẶC ĐiỂM
ĐẶC HiỆU
KHUẾCH ĐẠI
CỘNG HƯỞNG
ĐÁP ỨNG
4 nhóm tín hiệu trong quá trình trao đổi thông tin giữa các tế bào:
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
4 nhóm tín hiệu trong quá trình trao đổi thông tin giữa các tế bào:
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
4 nhóm tín hiệu trong quá trình trao đổi thông tin giữa các tế bào:
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
4 nhóm tín hiệu trong quá trình trao đổi thông tin giữa các tế bào:
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
4 nhóm tín hiệu trong quá trình trao đổi thông tin giữa các tế bào:
Tín hiệu nội tiết
Tín hiệu cận tiết
Tín hiệu thần kinh
Tín hiệu tương tác cơ học
2 nhóm RECEPTOR chính
RECEPTOR màng tế bào
2. RECEPTOR nhân
III.1 RECEPTOR màng tế bào
Có 3 nhóm chính:
Receptor liên kết với protein-G
Receptor liên kết với protein kinase
Receptor tạo kênh chuyển ion
III.1 RECEPTOR màng tế bào
1. Receptor liên kết với protein-G
- Thực hiện chức năng thông qua tương tác với protein G
- Các chất dẫn truyền hormone và rất nhiều hormone hoạt động thông qua receptor này
III.1 RECEPTOR màng tế bào
1. Receptor liên kết với protein-G
a. Hệ thống G-protein ở dạng bất hoạt: Khi không có tín hiệu chuyên biệt cho receptor, cả 3 protein ở dạng bất hoạt. Protein G có gắn 1 phân tử GDP.
b. Hệ thống G-protein ở dạng hoạt động: 1. khi tín hiệu gắn vào receptor, receptor thay đổi hình dạng để gắn với protein G. 2. Một phân tử GTP thay thể phân tử GDP. 3. Protein-G di chuyển dọc bên trong màng để hoạt hóa enzyme. 4. Enzyme xúc tác các phản ứng tiếp theo để gây đáp ứng của tế bào.
III.1 RECEPTOR màng tế bào
1. Receptor liên kết với protein-G
c. Hệ thống G-protein vẫn đang ở dạng hoạt động
d. Hệ thống G-protein trở lại dạng bất hoạt: Protein xúc tác phản ứng thủy phân GTP và tách ra khỏi pen enzyme (có thể tái sử dụng). Cả 3 protein trở lại trạng thái gắn với màng như lúc ban đầu.
III.1 RECEPTOR màng tế bào
2. Receptor liên kết với protein kinase
Là receptor có chứa các loại acid amin: tyrosin, serin, threonin có khả năng phosphoryl hóa  dây chuyền phosphoryl hóa
Các nhân tố tăng trưởng, neurotropin, insulin,… hoạt động thông qua receptor này.
III.1 RECEPTOR màng tế bào
2. Receptor liên kết với protein kinase
Hệ tyrosine kinase bất hoạt: Khi không có các phân tử tín hiệu, recepror tyrosine kinase tổn tại ở dạng 2 chuỗi polypeptide đơn xuyên màng tế bào
Hệ tyrosine kinase hoạt động: tín hiệu gắn vào, 2 chuỗi polypeptide tạo thành dạng dimer, họat hóa phần có mang hoạt tính tyrosine kinase, phosphoryl hóa các phân tử Tyrosine. Tyrosine được hoạt hóa sẽ hoạt hóa các protein khác, gây đáp ứng tế bào.
Ví dụ: Hệ tyrosine kinase
III.1 RECEPTOR màng tế bào
3. Receptor tạo kênh chuyển ion
Là các protein tạo lỗ trên màng, cho phép hoặc khóa sự di chuyển của một số ion đi qua màng
Các chất dẫn truyền thần kinh hoạt động theo cơ chế này
III.1 RECEPTOR màng tế bào
3. Receptor tạo kênh chuyển ion
Tín hiệu gắn đặc hiệu lên receptor


(b) Hình dạng receptor thay đổi, mở kênh xuyên màng tế bào. Ion di chuyển qua kênh, sự thay đổi nồng độ ion dẫn đến đáp ứng của tế bào


(c) Tín hiệu tách khỏi receptor, kênh ion đóng lại

(a)
(b)
(c)
III.1 RECEPTOR nhân
Là các protein nằm bên trong tế bào
Các hormone steroid (testosteron, ostrogen) tác động lên tế bào thông qua các receptor này.
(1) Hormone testosterone đi qua màng tế bào
(2) Testosterone gắn và họat hóa receptor trong bào tương
(3) Phức hợp R-H đi vào nhân, gắn với các gen chuyên biệt
(4) Kích thích quá trình sao mã tạo mRNA
(5) mRNA được dịch mã tạo các protein chuyên biệt
Là đặc điểm quan trọng của con đường dẫn truyền tín hiệu
2 cơ chế khuếch đại chính, thông qua
Chất truyền tin thứ hai
Protein kinase
IV.1 Protein kinase
Protein kinase xúc tác phản ứng chuyển nhóm Phosphate từ ATP sang một phân tử protein
Protein được hoạt hóa cũng là protein kinase, tiếp tục tác động lên các protien kinase khác
Một protein kinase có thể hoạt hóa nhiều protein kinase tiếp sau đó
Khuếch đại tín hiệu
Protein cuối hoạt hóa được rất nhiều protein, gây ra đáp ứng của tế bào
IV.1 Chất truyền tin thứ hai
Là những phân tử nhỏ, không phải là protein, họat động như những chất trung gian trong con đường dẫn truyền tín hiệu
Có 2 loại chất truyền tin thứ hai quan trọng:
AMP vòng
Ion Calcium
IV.1 Chất truyền tin thứ hai
AMP vòng

Phân tử epinephrine gắn với receptor, thông qua protein G, hoạt hóa enzyme adenylyl cyclase.

Adenylyl cyclase chuyển ATP thành AMP vòng, nhanh chóng khuếch tán vào tế bào, gây ra các phản ứng tiếp theo trong con đường dẫn truyền tín hiệu


IV.1 Chất truyền tin thứ hai
Ion Calcium
Tế bào duy trì [Ca2+] thấp trong bào tương bằng cơ chế vận chuyển chủ động Ca2+ ra khỏi tế bào

Các bơm Ca2+ giữ [Ca2+] cao trong ti thể và lưới nội chất

Khi [Ca2+] trong bào tương tăng lên, các bơm Ca2+ được họat hóa, tạo nên một loạt các phản ứng khác, cuối cùng gây co cơ, hoặc phóng thích các chất dẫn truyền thần kinh, …

Sau khi thông tin được chuyển đi để tác động lên các quá trình của tế bào, con đường dẫn truyền tín hiệu phải được kết thúc.
Nếu không kết thúc quá trình dẫn truyền tín hiệu, tế bào mất khả năng đáp ứng với các tín hiệu mới, hoặc tăng trưởng không kiểm soát, dẫn đến ung thư.
3 giai đoạn chính:
Gây suy yếu tín hiệu thứ nhất
Hấp thụ trở lại phức hợp tín hiệu – receptor
Loại bỏ chất truyền tin thứ hai

Gây suy yếu tín hiệu thứ nhất
1. Chất dẫn truyền thần kinh trở lại đầu cuối của axon để tái sử dụng hoặc chuyển vào tế bào đệm

2. Các enzyme gây bất họat chất dẫn truyền thần kinh

3. Chất dẫn truyền thần kinh khuếch tán ra khỏi khe synap
Hấp thụ trở lại phức hợp tín hiệu – receptor
Phức receptor – tín hiệu di chuyển đến các hố được bao phủ bởi protein clathrin. Sau đó, receptor tách khỏi tín hiệu. Tín hiệu đi vào lysosome hoặc lưới golgi và bị phân giải. Các túi nhỏ có chứa receptor vận chuyển đến màng tế bào, hòa vào màng để tái tại lại các receptor
Loại bỏ chất truyền tin thứ hai
Khi tín hiệu bị loại khỏi receptor, chất truyền tin thứ hai nhanh chóng bị phân hủy, kết thúc quá trình dẫn truyền tín hiệu