6.1: Hücresel Sinyal Nedir?

Bir hücreyi ortamdan ayıran koruyucu zara rağmen, hücrelerin çevresel değişiklikleri algılama ve bunlara tepki verme yeteneğine ihtiyacı vardır. Ek olarak, hücrelerin genellikle birbirleriyle iletişim kurması gerekir. Tek hücreli ve çok hücreli organizmalar, çevreye yanıt vermek üzere iletişim kurmak için çeşitli hücre sinyalleme mekanizmaları kullanır.

Hücreler, çoğu zaman zar üzerinde konumlandırılan reseptör proteinleri aracılığıyla pek çok bilgi türüne yanıt verir. Örneğin, cilt hücreleri dokunma bilgisine yanıt verir ve bunları iletirken, retinadaki fotoreseptörler ışığı algılayabilir. Bununla birlikte, çoğu hücre, hormonlar, nörotransmiterler ve diğer birçok sinyal molekülü türü dahil olmak üzere kimyasal sinyallere yanıt verecek şekilde gelişmiştir. Hücreler, aynı sinyal molekülünün ortaya çıkardığı farklı yanıtları bile koordine edebilir.

Tipik olarak, hücre sinyallemesi üç adımı içerir: (1) sinyalin alınması, (2) sinyal iletimi ve (3) bir yanıt. Çoğu sinyal alımında, zarı geçirmeyen bir molekül veya ligand, bir zar reseptöründe bir değişikliğe neden olur; bununla birlikte, hormonlar gibi bazı sinyal molekülleri, iç reseptörlerine ulaşmak için zardan geçebilir. Membran reseptörü daha sonra bu sinyali hücre içi habercilere gönderebilir ve bu da mesajı hücresel bir yanıta dönüştürür. Bu hücre içi yanıt, bir değişiklik transkripsiyonunu, translasyonu, protein aktivasyonunu veya diğerlerini içerebilir.

Bakteriler gibi tek hücreli organizmalar, bir kolonideki konsantrasyonlarını tespit etmek ve koordineli yanıtlar oluşturmak için çekirdek algılama adı verilen bir tür hücre sinyali kullanabilir. Ökaryotik hücreler, sinyali (otokrin sinyalleme) veya komşu hücreleri (parakrin sinyalleme) üreten aynı hücreyi hedefleyen ligandları serbest bırakabilir. Sinyaller, bazı hormonlarda olduğu gibi uzun mesafelere bile gönderilebilir ve uzak hücrelerde endokrin sinyalleme adı verilen yanıtlar üretebilir. Temas bağımlı sinyalleşme, sitoplazmik sinyallerin hızla geçebileceği komşu hücreler arasında oluşturulan fiziksel yolları tanımlar. Sinir sistemi hücreleri, sinaptik sinyalleşme adı verilen bir hücre sinyali uzmanlaşması yoluyla hızlı yanıtlar üretebilir.

- [Anlatıcı] Hücreler, hücre içi ve hücreler arası belirli eylemlerin koordinasyonunda çeşitli sinyal mekanizmalarını kullanırlar. Hücreler arası sinyalleme, hücreler arasındaki iletişim anlamına gelir. Burada hücre, hedeflediği hücrede bir tepki yaratmak üzere ligand adı verilen bir sinyal molekülü salgılar.

Ligand bağlanır bağlanmaz, sinyal hücre içinde işlenir ve hücreler arası sinyal iletim gerçekleşir. Bazı bakteri kolonilerinde, çoğunluğu algılama adı verilen bir çeşit hücreler arası sinyal iletimi gerçekleşir. Burada bir topluluğun hücreleri, sinyalci ligand konsantrasyonu kritik eşiği geçtiğinde hep beraber tepki verir.

Ökaryotlarda bazen ligand kendisini salgılayan hücreyi hedefler ve bu duruma otokrin sinyal iletimi denir. Ligandın komşu hücreleri hedeflediği durumlara parakrin sinyal iletimi denir. Bir başka iletişim şekli olan temasa bağlı sinyal iletimi, fiziksel olarak birbirine dokunan hücreler arasında gerçekleşir.

Sinyal, hayvan hücrelerinde açıklık bağlantılarından, bitki hücrelerinde ise plasmodesmata içinden doğrudan bir hücreden diğerine geçer. Çok hücreli organizmalar çoğunlukla bedenlerinin bir kısmındaki hücrelerin diğerleriyle iletişim kurmasına ihtiyaç duyarlar. Bunu yapabilmek için de ligandları, endokrin sinyal iletimi denen bir süreçle kan dolaşımına bırakırlar.

Sinir sisteminde nöronlar sinaps adı verilen özelleşmiş yapılara dayanan spesifik bir sinyal iletim şekli kullanır. Burada hücreler gerçekten temas kurmaz; diğer hedef hücrelerle iletişime geçmek için nörotransmitterler ve diğer molekülleri salgılarlar. Hücre içinde, reseptörlerin aktivasyonu sinyal kaskadı adı verilen bir olaylar zincirini başlattığında orijinal sinyal genellikle evrilir veya dönüştürülür.

Bu nedenle sinyal iletimi genellikle sinyalin yakalanmasını, dönüştürülmesi için anında atılan adımları ve tıpkı gen ekspresyonunun düzenlenmesi gibi bir hücrede yanıt yaratacak nihai hedefi içerir.