Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

21.4: Cell-surface signalering
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Cell-surface Signaling
 
TRANSCRIPT

21.4: Cell-surface Signaling

21.4: Cell-surface signalering

Hormones—or any molecule that binds to a receptor, known as a ligand—that are lipid-insoluble (water-soluble) are not able to diffuse across the cell membrane. In order to be able to affect a cell without entering it, these hormones bind to receptors on the cell membrane. When a first messenger, a hormone, binds to a receptor, a signal cascade is set off, causing second messengers, proteins inside the cell, to become activated, resulting in downstream effects.

Variety of Receptor Families

Cell membrane receptors have three portions: an external ligand-binding domain, a transmembrane domain, and an internal domain. There are three categories of cell membrane receptors based on the consistency of the structure and function of these domains within each category.

One category is ligand-gated ion channels which, when bound to a ligand, undergo a conformational change, allowing ions through a channel formed by the transmembrane portion of the receptor.

A second category is G-proteins-coupled receptors which have a distinct structure with seven transmembrane domains. Binding of the external domain to a ligand causes the alpha subunit, one of three subunits attached to the internal portion of the receptor, to disassociate from the receptor and create a cellular response.

The third category of receptors, the enzyme-linked receptor—also called catalytic receptors—have an intracellular domain that is either associated with an enzyme or is an enzyme itself. When a ligand binds to the extracellular region, the intracellular enzyme becomes active, activating other proteins within the cell.

When Receptors Go Bad

Cell membrane receptors are fundamental to cell function. Therefore, it is not surprising that many illnesses have been shown to be direct results of improperly functioning cell membrane receptors. For example, cholera develops when a G-protein-coupled receptor is disabled in the cells lining the small intestine.

Signal Transduction

The process of conversion of an extracellular stimulus to an intracellular response is known as signal transduction. This is a multi-step process involving a ligand binding to a receptor resulting in several molecular interactions within the cell. These interactions can get complicated because each step is dependent on multiple other reactions. This is a form of verification to make sure that proper cellular activities occur. This also often amplifies the response.

Hormonen - of elk molecuul dat zich bindt aan een receptor, bekend als een ligand - die onoplosbaar zijn in lipiden (oplosbaar in water), kunnen niet door het celmembraan diffunderen. Om een cel te kunnen beïnvloeden zonder deze binnen te gaan, binden deze hormonen zich aan receptoren op het celmembraan. Wanneer een eerste boodschapper, een hormoon, zich aan een receptor bindt, wordt een signaalcascade geactiveerd, waardoor tweede boodschappers, eiwitten in de cel, worden geactiveerd, wat resulteert in stroomafwaartse effecten.

Verscheidenheid aan receptorfamilies

Celmembraanreceptoren hebben drie delen: een extern ligandbindend domein, een transmembraandomein en een intern domein. Er zijn drie categorieën celmembraanreceptoren op basis van de consistentie van de structuur en functie van deze domeinen binnen elke categorie.

Een categorie zijn ligand-gated ionenkanalen die, wanneer ze aan een ligand zijn gebonden, een conformatieverandering ondergaan, waardoor ionen door een kanaal kunnen gaan dat wordt gevormd door het transmembraangedeelte van de receptor..

Een tweede categorie is G-proteïne-gekoppelde receptoren die een duidelijke structuur hebben met zeven transmembraandomeinen. Binding van het externe domein aan een ligand zorgt ervoor dat de alfa-subeenheid, een van de drie subeenheden die aan het interne deel van de receptor zijn bevestigd, zich losmaakt van de receptor en een cellulaire respons creëert.

De derde categorie receptoren, de enzymgekoppelde receptor - ook wel katalytische receptoren genoemd - hebben een intracellulair domein dat ofwel met een enzym is geassocieerd of zelf een enzym is. Wanneer een ligand zich bindt aan het extracellulaire gebied, wordt het intracellulaire enzym actief en activeert het andere eiwitten in de cel.

Wanneer receptoren slecht worden

Celmembraanreceptoren zijn fundamenteel voor de celfunctie. Daarom is het niet verrassend dat van veel ziekten is aangetoond dat ze het directe gevolg zijn van niet goed functionerende celmembraanreceptoren. Cholera ontstaat bijvoorbeeld wanneer een aan G-proteïne gekoppelde receptor wordt uitgeschakeld in de cellen lin de dunne darm.

Signaaltransductie

Het proces van omzetting van een extracellulaire stimulus in een intracellulaire respons staat bekend als signaaltransductie. Dit is een meerstaps proces waarbij een ligand aan een receptor bindt, wat resulteert in verschillende moleculaire interacties binnen de cel. Deze interacties kunnen ingewikkeld worden omdat elke stap afhankelijk is van meerdere andere reacties. Dit is een vorm van verificatie om ervoor te zorgen dat de juiste cellulaire activiteiten plaatsvinden. Dit versterkt vaak ook de respons.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter