Cellekommunikasjon er en prosess som består av intercellular og intracellular kommunikasjon. Dermed blir informasjon først utvekslet mellom celler via messenger-stoffer. Inne i cellen blir signalet deretter overført og til og med forsterket via reseptorer og sekundære budbringere.
Hva er cellekommunikasjon?
Cellekommunikasjon er en prosess som består av intercellular og intracellular kommunikasjon. Cellekommunikasjon brukes til å videreformidle eksterne stimuli ved å overføre signaler mellom celler og i celler. Ekstern signaltransduksjon skjer via spesifikke budbringere som hormoner, nevrotransmitter-formidlet eller ionemediert elektrisk stimuleringstransduksjon, cellebundet overflate molekyler, eller stoffer med høy molekylvekt i det intercellulære rommet. Signalene kommer inn i celleinteriøret via reseptorer eller såkalte gap-veikryss og utløser en kaskade av reaksjoner der, avhengig av overføringsveien. Dermed dannes andre budbringere (sekundære budbringerstoffer) i cellen som overfører signalet til målstedet og forsterker det samtidig. Signalforsterkning oppstår fordi et eksternt signal resulterer i dannelsen av et stort antall andre budbringere. I motsetning til intercellulær kommunikasjon blir signalene i intracellulær kommunikasjon behandlet i cellen og omdannet til en reaksjon. Her overføres ikke informasjonen fra celle til celle, men videreføres av kjemiske budbringere under forsterkning til det cellulære målstedet. Hele denne prosessen med intracellulær kommunikasjon er også kjent som signaltransduksjon.
Funksjon og oppgave
I flercellede organismer behandler intracellulær kommunikasjon signaler overført av ekstracellulære budbringere så vel som av eksterne stimuli (hørsel, syn, Lukten). Signaltransduksjon regulerer viktige biologiske prosesser som gen transkripsjon, immunrespons, celledeling, lysoppfatning, luktoppfattelse eller muskelsammentrekning. Utbruddet av intracellulær kommunikasjon utløses av ekstracellulær eller intracellulær stimuli. Ekstracellulære utløsere inkluderer hormoner, vekstfaktorer, cytokiner, nevrotrofiner eller nevrotransmittere. Videre er miljøpåvirkninger som lys- eller lydbølger også ekstracellulære stimuli. Intracellularly, kalsium ioner utløser ofte signaltransduksjonskaskader. De ekstracellulære signalene tas først opp av reseptorer i cellen eller i cellemembran. Det skilles mellom cytosoliske og membranreseptorer. Cytosoliske reseptorer er lokalisert i cellen i cytoplasmaet. De representerer mål for små molekyler som lett kan passere gjennom cellemembran. Disse inkluderer steroider, retinoider, karbon monoksid og nitrogenoksid. For eksempel sørger steroidreseptorer for, når de er aktivert, for dannelse av andre budbringere som er ansvarlige for transkripsjonsprosesser. De membranbundne reseptorene er plassert i cellemembran og har både ekstracellulære og intracellulære domener. Under signaloverføring signalet molekyler legge til ved det ekstracellulære domenet til reseptoren, og ved å endre konformasjonen, sørg for at signalet overføres til det intracellulære domenet. Der foregår deretter biokjemiske prosesser som gjør det mulig å danne en kaskade av andre budbringere. Membranreseptorene er delt inn i tre grupper, ionekanaler, g-proteinkoblede reseptorer og enzymkoblede reseptorer. Blant ionkanalene er det igjen ligand-gated og voltage-gated ion-kanaler. Disse er transmembrane proteiner som aktiveres eller deaktiveres avhengig av signalet, og endrer dermed permeabiliteten til visse ioner. En g-proteinkoblet reseptor fører til at G-proteinet brytes ned i to komponenter når det aktiveres. Disse to komponentene er aktive og sørger for overføring av signalet ved å danne visse andre budbringere. Enzymkoblede reseptorer er også membranbundne reseptorer som frigjør enzymer bundet til dem ved signaloverføring. Dermed er det seks klasser av enzymbundne reseptorer. Avhengig av reseptoren som er aktivert, blir de tilsvarende signalene transdusert. For eksempel representerer reseptortyrosinkinase reseptoren for hormonet insulin. Dermed er effekten av insulin formidles via denne reseptoren. Noen celler er koblet sammen via såkalte gap junctions. Gap-veikryss er kanaler mellom naboceller og representerer en form for intracellulær kommunikasjon. Når et signal når en bestemt celle, sørger gapkryss for at den spres raskt i nærliggende celler.
Sykdommer og lidelser
Forstyrrelser i intracellulær kommunikasjon (signaltransduksjon) er mulig på mange punkter i signaltransduksjonsprosessen og kan ha forskjellige Helse effekter. Mange sykdommer skyldes utilstrekkelig effekt av visse reseptorer. Hvis immunceller påvirkes, oppstår immunsvikt som en konsekvens. autoimmune sykdommer og allergier er forårsaket av feil prosessering av intracellulære signaltransduksjonsprosesser. Men sykdommer som diabetes mellitus eller arteriosklerose er også ofte resultatet av ineffektive reseptorer. I diabetesfor eksempel kan det være tilstrekkelig insulin. På grunn av manglende eller ineffektive insulinreseptorer, insulinresistens eksisterer i dette tilfellet. Som et resultat produseres enda mer insulin. Til slutt kan bukspyttkjertelen bli utmattet. Mange psykiske lidelser kan også spores tilbake til forstyrrelser i intracellulær cellekommunikasjon, fordi signaloverføring i mange tilfeller ikke er tilstrekkelig sikret av utilstrekkelig effektive reseptorer for nevrotransmittere. Nevrotransmittere spiller også en viktig rolle i psykisk sykdom. For eksempel undersøker forskere hvilke forstyrrelser i de komplekse prosessene for signaloverføring som kan føre til sykdommer som depresjon, mani, bipolar lidelse eller schizofreni. Genetiske årsaker kan også føre til en forstyrrelse i intracellulær kommunikasjon. Et spesielt eksempel på arvelige lidelser er relatert til gap-kryss. Som nevnt tidligere er gapkryss kanaler mellom nærliggende celler. De er dannet av transmembran proteiner kalt connexin-komplekser. Flere mutasjoner av disse proteinkompleksene kan føre å dype hørselstap eller til og med døvhet. Årsaken deres ligger i den mangelfulle funksjonen til gapkryssene og den resulterende forstyrrelsen i cellekommunikasjon.
