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21.4: Signalisation cellulaire de surface
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Cell-surface Signaling
 
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21.4: Cell-surface Signaling

21.4: Signalisation cellulaire de surface

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.

Les hormones — ou toute molécule qui se lie à un récepteur, connu sous le nom de ligand — qui sont insolubles en lipides (solubles dans l’eau) ne sont pas en mesure de se diffuser à travers la membrane cellulaire. Afin d’être en mesure d’affecter une cellule sans y entrer, ces hormones se lient aux récepteurs de la membrane cellulaire. Lorsqu’un premier messager, une hormone, se lie à un récepteur, une cascade de signal est déclenchée, ce qui provoque l’activation des seconds messagers, des protéines à l’intérieur de la cellule, ce qui entraîne des effets en aval.

Variété de familles de récepteurs

Les récepteurs de membrane cellulaire ont trois portions : un domaine de liaison de ligand externe, un domaine transmembrane et un domaine interne. Il existe trois catégories de récepteurs de membrane cellulaire basés sur la cohérence de la structure et de la fonction de ces domaines dans chaque catégorie.

Une catégorie est celle des canaux ions ligand-gated qui, lorsqu’ils sont liés à un ligand, subissent un changement conformationnel, permettant aux ions par un canal formé par la partie transmembrane du récepteur.

Une deuxième catégorie est celle des récepteurs couplés aux protéines G qui ont une structure distincte avec sept domaines transmembranaires. La liaison du domaine externe à un ligand provoque la sous-unité alpha, l’une des trois sous-unités attachées à la partie interne du récepteur, à se dissocier du récepteur et à créer une réponse cellulaire.

La troisième catégorie de récepteurs, le récepteur lié aux enzymes, également appelé récepteurs catalytiques, a un domaine intracellulaire qui est soit associé à une enzyme, soit une enzyme elle-même. Lorsqu’un ligand se lie à la région extracellulaire, l’enzyme intracellulaire devient active, activant d’autres protéines dans la cellule.

Quand les récepteurs vont mal

Les récepteurs de membrane cellulaire sont fondamentaux pour la fonction cellulaire. Par conséquent, il n’est pas surprenant que de nombreuses maladies se soient avérées être des résultats directs de récepteurs de membrane cellulaire mal fonctionnels. Par exemple, le choléra se développe lorsqu’un récepteur couplé à la protéine G est désactivé dans les cellules qui tapissent l’intestin grêle.

Signal Transduction

Le processus de conversion d’un stimulus extracellulaire en réponse intracellulaire est connu sous le nom de transduction du signal. Il s’agit d’un processus en plusieurs étapes impliquant une liaison ligand à un récepteur résultant en plusieurs interactions moléculaires dans la cellule. Ces interactions peuvent se compliquer car chaque étape dépend de plusieurs autres réactions. Il s’agit d’une forme de vérification pour s’assurer que les activités cellulaires appropriées se produisent. Cela amplifie aussi souvent la réponse.


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