Передача сигнала информации зависит от наличия испускающей сигнал клетки и воспринимающей клетки. Передача информации может осуществляться в виде электрического сигнала, химических молекул, межклеточных соединений в виде контактных ворот, взаимодействий поверхностных лигандов и рецепторов и т.д.
Клеточная обработка стимулов включает в себя синтез внешнего сигнала, перенос этой информации до клетки-мишени, его непосредственную обработку этой клеткой путем биотрансформации химических реакций на протяжении от рецептора до завершения клеточной реакции на полученный сигнал. Все эти этапы тщательно контролируются, а клетка, испускающая сигнал, четко зависима от регулирующих ее состояние метаболизма, повторения информации, ее диференцировки и апоптоза воспринимающей клетки.
Описано два варианта входа внешнего сигнала в воспринимающую клетку: пассивная диффузия и рецепторное связывание. При пассивной диффузии посредник (Н - чаще всего гормоны) связывается с цитоплазматическими или ядерными рецепторами. Если внеклеточный посредник не диффундирует в клетку-мишень, то происходит его взаимодействие с рецепторами наружной мембраны клетки, в том числе и модифицирующими рецепторами (чаще - путем олигомеризации). Затем сигнал переносится внутрь клетки при участии трансмембранной части рецептора и/или белков, сцепленных с цитоплазматической частью рецептора, и работающих по типу «включателя» при дальнейшей передаче сигнала. Внутри клетки наступает каскадный механизм обработки информации, проходящей через эффекторные (ЕР) и воспринимающие белки (АР), второго посредника и ферментативный каскад (Е). При этом в цитоплазматическом комплексе вырабатываются ядерные факторы (NF) и ингибиторы вслед за транслокацией ЯФ в ядро, где они связываются с соответствующим участком ДНК, запуская процесс транскрипции специфических генов. Финальный результат проявляется в виде активации клеточных белков, запускающих многообразные реакции: иммунные, воспалительные, а также реакцию программированной гибели клетки, известную как «апоптоз». Очень много неясности в механизмах механической ориентации клетки, выражающейся в избирательной активации генов или апоптозе, но благодаря последним сведениям стало известно, что участие некоторых ядерных факторов более специфично при апоптозе, чем других.
Внутриклеточные компоненты каскадной обработки сигнала
Компонентами внутримолекулярной обработки и передачи сигнала являются белки или небольшие молекулы, часто называемые посредниками второго вестника (циклические нуклеотиды, трифосфат инозитола и ионы Са++), которые активируются и запускают соответствующие ферменты передачи сигнала. Белки, которые участвуют в таких процессах, обычно являются гормонами, эффекторные белки (чаще - связанные с клеточной мембраной) являются запускающими в процессе передачи сигнала и АР, которые в основном несут связующую роль между исключительными компонентами передачи сигнала. Эти АР являются также и местом гибели или нейтрализации многих переносящих информацию элементов.
Краеугольным камнем регуляции процесса передачи информации является процесс фосфорилирования и протеолиза. Фосфорилирование осуществляется на серин/треониновом или тирозиновом окончании за счет протеинкиназ, что создает возможность появления новых точек связывания белка. Фосфорилирование белков регулируется дефосфориляцией белковыми фосфатазами.
Протеолиз вмешивается в процессы зарождения новых белков (активация проферментов путем ограниченного протеолиза) и их деградации. Образование протеасом - основной путь протеолиза в процессе передачи сигнала. Протеасомы представляют собой крупные многобелковые комплексы, которые разрушаются путем вездесущего фосфорилирования. Роль протеасом хорошо описана в реакциях деградации комплексов, сформированных за счет 1МР и их ингибиторов.
Ядерные факторы
Ядерные факторы присутствуют в цитоплазме в виде неактивных форм, сцепленных со специфическими ингибиторами. Фосфорилирование - основной механизм, контролирующий их активность. Их выброс мониторируется путем оксиметрии в луковице яремной вены; оксигенация ткани головного мозга ингибирует и регулирует их транспорт в ядро клетки. После димеризации они связываются со специфическими элементами ДНК и действуют как активаторы или репрессоры процесса считывания информации в комплексе с другими регуляторными белками. У родственных образований присутствует гомологичный домен из ± 300 аминокислот, ответственных за связывание с 1кВ протеином, димеризацию и связывание с аминокислотами. Они также сплетаются в гомологичные или гетерологичные димеры, сосредоточенные в цитозоле в виде неактивных форм и связанных с молекулами-ингибиторами семейства 1кВ. Одним из представителей этого ряда является гетерологичный димер р50:р65 (Ке1 А), обозначаемый как ЯФ-кВ. Это уникальный фактор в силу его быстрой активации и регуляторной способности. Он играет главную роль в воспалительном и иммунном ответе, когда необходима быстрая активация гена для сохранения жизни клетки (продукция цитокинов и протеинов острой фазы). В большинстве типов клеток этот механизм препятствует апоптозу. ЯФ-кВ активируется основными стимуляторами (провоспалительными цитокинами, бактериями, ЛПСД, вирусами), а также реактивными продуктами распада кислорода, которые образуются в ходе воспалительной реакции. Его активация начинается с процесса фосфорилирования на двух сериновых окончаниях ГкВ, активируемого специальной 1кВ-киназой (1КК). Затем реакция распространяется на всю субстанцию, приводя к быстрой деградации 1кВ протеасомами. ЯФ-кВ вырабатывается и быстро транслоцируется в ядро. Регулирование активации ЯФ-кВ контролируется в основном интенсивностью и распространенностью реакции фосфорилирования 1кВ, а также и степенью активности протеасом.
