Segnalazione delle cellule si riferisce a un metodo generalizzato di comunicazione usato dalle cellule. Le cellule interagiscono tra loro e il loro ambiente al fine di regolano molti processi, tra cui la migrazione, differenziazione, crescita, struttura, metabolismo e morte. Molta di questa attività consente di modificare l'espressione genica. Le cellule usano proteine specializzate e recettori per inviare e ricevere segnali. Le cellule usano letteralmente centinaia di diverse vie di segnalazione. Le vie sono denominate solitamente dopo i geni che segnalazione modifica.
Ricevitori e regolazione genetica
Le cellule si sono evoluti molti modi diversi per ricevere segnali da altre cellule. Alcuni di questi includono i recettori accoppiati a proteine G (GPCR), recettori proteina-tirosina chinasi (RTK), ormone steroide recettori e canali ionici ligando. L'attivazione di uno qualsiasi di questi tipi di recettore porta a qualche tipo di cambiamento intracellulare. Una importante funzione di segnalazione delle cellule è la regolazione dell'espressione genica. Il DNA all'interno del nucleo di una cellula non può essere trascritto in proteina, a meno che le condizioni sono appena a destra. Inoltre, anche se tutte le celle contengono tutti del DNA di un organismo, i geni soli che dovrebbero essere attivi in ogni cellula sono quelli richiesti dal tessuto specifico in cui si trova la cella. In poche parole, questa espressione genica differenziale è regolata controllando quali aree del filo del DNA sono accessibili alle macchine di trascrizione cellulare. La presenza o l'assenza di molecole secernuta da altre cellule può richiedere cambiamenti conformazionali in proteine associate con il DNA, così "accendere" o "spegnere" determinati geni.
Interazioni di juxtacrine
Alcune vie di segnalazione cellulare richiedono cellule per fare contatto fisico uno con l'altro in ordine per un messaggio da trasmettere. Questi particolari interazioni cellulari sono chiamate "iuxtacrina," riferendosi al fatto che le membrane cellulari sono giustapposti. Interazioni di juxtacrine regolano la tacca via di segnalazione. Notch è una proteina che si trova sulla membrana cellulare. Ha sia una componente intracellulare e un componente extracellulare. Quando una cella esprimendo la tacca sulla sua superficie in contatto con un'altra cella in grado di comunicare con esso, la porzione intracellulare della proteina si interrompe e viaggia al nucleo della cellula dove può regolare la trascrizione genica.
Interazioni paracrine
Interazioni paracrine si svolgono fra le cellule che secernono proteine o piccole molecole e cellule vicine che rispondono alla presenza di tali sostanze. Le proteine e le molecole che mediano l'attività delle cellule vicine sono diffusibile e possono essere fattori paracrini o fattori di crescita e differenziazione. Alcuni dei fattori paracrini più estesamente studiati sono membri delle famiglie Wnt e istrice. Durante lo sviluppo dei vertebrati, proteine Wnt e Hedgehog, nonché altri paracrine e fattori di crescita influenzano la differenziazione delle cellule. Tra le altre cose, la concentrazione di queste proteine influenzano quale parte di un vertebrato sviluppo è dorsale vs ventrali e sinistra contro destra.
Interazioni endocrini
Fattori endocrini esercitano i loro effetti sulle cellule che sono relativamente lontane dalla cella che loro secreto. Fattori endocrini quali gli ormoni in viaggio per loro cellule bersaglio mediante il flusso di sangue. Quando il fattore di segnalazione raggiunge la cella di destinazione che si lega ad un recettore sulla membrana cellulare o all'interno del citoplasma della cellula, formando un complesso che si recherà al nucleo di influenzare la trascrizione genica.
Considerazioni
Data l'importanza della cella di segnalazione al governo delle tante funzioni delle cellule, ha senso che le anomalie in una via di segnalazione può avere risultati devastanti--cancro, diabete e altri. La complessità delle vie di segnalazione cellulare rende particolarmente difficile trovare trattamenti per la malattia. Vie di segnalazione sono in grado di convergenza, divergenza e diafonia. Convergenza si verifica quando diversi segnali provenienti da percorsi diversi si incontrano per avviare un'attività comune in una cella. Divergenza si verifica quando una singola molecola di segnalazione attiva le risposte differenti in cellule. Infine, diafonia si verifica quando diverse vie di segnalazione condividono un segnale, passarlo avanti e indietro tra di loro.