bai 5 tin hieu te bao

Chương V

TÍN HIỆU TẾ BÀO


Nội dung

•
•
•
•
•
•
•

Các loại tín hiệu ngoại bào
Các bước liên quan đến quá trình trao đổi thông tin giữu các tế
bào thông qua các tín hiệu ngoại bào
Các loại truyền tin giữa các tế bào (intercellular signalling):
Hormones
Thụ thể tiếp nhận tín hiệu : Receptor và các phần tử gắn
Ligand
Các phần tử truyền tin thứ 2
Giới thiệu một số con đường truyền tín hiệu.


Các loại tín hiệu ngoại bào

– Các kích thích từ môi trường: ánh sắng, mùi vị, âm thanh,
dinh dưỡng
– Từ tế bào phát tín hiệu: phân chia, biệt hóa, các phần tử

truyền tín hiệu sản sinh bởi các tế bào : peptid, protein,
hormone…..


Sự truyền tín hiệu ngoại bào
• Các phân tử tín hiệu được giải phóng bởi các tế bào
phát tín hiệu
• Các tín hiệu này gọi là chất gắn ligand
• L bám vào thụ thể đặc hiệu tương ứng trên tế bào
đích l
• Sự tương tác giữa RL tạo ra sự thay đổi cấu hình
của R
• Kích thích sự sản sinh các phản ứng đáp trả đặc
hiệu của tế bào



• A cell targeted by a particular chemical signal has a
receptor protein that recognizes the signal molecule.


Các bước chính của quá trình trao đổi thông tin giữa
các tế bào thông qua các tín hiệu ngoại bào
1. Tổng hợp các phần tử tín hiệu
2. Giải phóng các phần tử tín hiệu bởi các tế bào phát tín hiệu
3. vận chuyển tín hiệu đến tế bào đích
4. Tiếp nhận tín hiệu bởi các thụ thể
5. Phản ứng trả lời của tế bào thông qua các con đường
truyền tín hiệu
6. Những thay đổi những thay đổi đặc thù trong chức năng,

đồng hoá hay phát triển của tế bào và các điều hoà đáp ứng
lại thường đi kèm theo;
7. Bất hoạt các thụ thể receptor
8. Loại bỏ các phần tử tín hiệu


Các loại tín hiệu giữa các tế bào
(intercellular signalling):


Hormones
– Nhóm ưa lipid: (lipophilic): là các ph ần tử ưa lipid có kích th ước nh ỏ, có kh ả
năng khuyêch tán qua màng sinh ch ất và t ương tác với các thụ thể nội bào
• Steroid: cortisol, progesterone, estradiol và testosterone)
• Thyroxine
• Retinoic acid
– Tác động chậm
– tổng hợp theo nhu cầu, được giải phóng trực tiép từ màng sinh chất
– Rất bền vững do bám vào các protein vận chuyển màng

– Nhóm tan trong nước với thụ thể bám b ề m ặt tế bào
• Peptide hormones: insulin, yếu tố sinh trưởng và glucagon
• Các phần tử tích điện có kích thước nhỏ: ví dụ epinephrine và histamine,
catecholamines là những chất cấu tạo từ amino acids và có chức năng như các
hormones và chất dẫn truyền thần kinh.
– Tác động nhanh: giây đến vài phút
– Tích lũy và giải phóng nhanh thong qua hiện tượng xuất bào
– Phân rã nhanh chóng

– Nhóm ưa lipid lien kết với thụ thể bề mặt tế bào
• Prostaglandins (eicosanoid super family): ít nhất 16 loại prostaglandins thuộc 9
nhóm khác nhau, gọi là PGA-PGI. Họ eicosonoid hormone còn bao gồm
prostacyclins, thromboxanes và leukotrienes.
• Brassinosteroids


Cơ chế hoạt động của hormone tan trong
lipid
• Hormon khuyếch tán
qua lớp phospholipid
kép vào trong tế bào
• Bám vào thự thể, bật
/tắt các gen đặc hiệu
• Phân tử mRNA mới
được hình thành và
điều khiển sự tổng
hợp protein mới
• Protein mới thay đổi
các hoạt động của tế
bào


Cơ chế hoạt động của hormone tan trong nước
•

Khôngthể khuyêch tán quan màng

•

Hormone receptors là các protein tổ
hợp với màng, hoạt động như phân
tử truyền tín hiệu thứ nhất

•

Protein thụ thể hoạt hóa G-protein
trong màng

G-protein hoạt hóa adenylate
cyclase để chuyển hóa ATP thành
tronglàtếphân
bào tử
chtruyền
ất
• cAMP
Cyclic AMP
tin thứ
hai
• Hoạt hóa kinases trong tế bào chất
để tăng tốc độ/làm giảm các phản
ứng trả lời sinh lý
• Phosphodiesterase bất hoạt cAMP
một cách nhanh chóng
• Phản ứng trả lời tế bào được tắt đi
trừ khi hormone mới xuất hiện

•

Phản ứng trả lời của tế bào


Thụ thể-Receptor

– Thụ thể nội bào: là các protein hòa tan định vị trong dịch
nhân và tế bào chất, các ligand của receptor nội bào bao
gồm: steroid hormones, thyroid hormone, retinoic acid, và
các dẫn xuất của vitamin A, D3. Để bám được vào thụ thể,
các ligand này phải đi xuyên qua được màng tế bào.
– Thụ thể màng tế bào: các thụ thể màng tế bào không thể
được khuyêch tán qua màng tế bào. Các tín hiệu bám vào
các protein thụ thể trên bề mặt tế bào, chuyển các tín hiệu
ngoại bào thành tín hiệu nội bào và sản sinh ra những thay
đổi trong tế bào của tế bào.


4 loại thụ thể màng tế bào

Thụ thể lien kết với G-protein:
sự bám của chất gắn Ligand (L)
hoạt hóa 1 protein G, dẫn đến sự
hoạt hay ức chế sau đó một
enzyme có chức năng sản sinh ra
một phân tử truyền tin thứ 2 đặc
thù hoặc điều hòa một kênh ion,
gây ra sự thay đổi trong thế màng.
Ví dụ: các thụ thể cho epinephrine,
serotonin và glucagon.

adenylyl cyclase (AC)


4 loại thụ thể màng tế bào

Thụ thể lien kết với kênh ion: sự gắn của L làm thay đổi cấu hình
không gian của thụ thể do đó các ion đặc hiệu có thể đi qua nó; sự di
chuyển các ion làm thay đổi thế điện tử qua màng tế bào. Ví dụ thụ thể
acetylcholine ở mô lien kết cơ-thân kinh


4 loại thụ thể màng tế bào
RTK gồm 2 thành phần
+ 1-2 phân tử protein
xuyên màng
+ các phân tử enzyme
tyrosin kinase nằm trong
TBC
Hai thành phần liên kết
chặt chẽ tạo thành thụ
thể kép khi được kích
thích

Các thụ thể lien kết Tyrosine kinase: các thụ thể này bị mất hoạt động
xúc tác vốn có nhưng sự bám của L kích thích sự hình thành các thụ thể
nhị phân tử là cấu trúc sau đó sẽ tương tác với và hoạt hóa một hay nhiêu
protein-tyrosine kinase trong dịch bào. Thuộc loại này là các thụ thể cho
cytokines, interferons và nhân tố điều hòa sinh trưởng ở người.

4 loại thụ thể màng tế bào

Signal
transduction
Cascade

-receptor tyrosine kinases OR ligand-triggered protein kinases
- Các thụ thể với hoạt tính enzyme: một số thụ thể có hoạt động xúc tác được hoạt
hóa bởi sự bám của một L. Ví dụ một số thụ thể sau khi hoạt hóa có thể xúc tác sụ
chuyển hóa GTP thành cMP. Một số khác hoạt động như một protein phosphatases,
loại bỏ nhóm phosphate từ gốc phosphotyronsine trong protein xúc tác và do vậy biến
đổi hoạt tính của chúng. Nhóm này cũng được gọi là thụ thể serine/threonine kinases
hoặc receptor tyrosine kinase



Thụ thể liên kết với G-protein
– Thụ thể liên kết G protein là nhóm phổ biến nhất trong các
thụ thể, được tìm thấy trong mọi loại sinh vật từ nấm men
đến người. Sự hoạt hoá thụ thể bởi việc bám với vật gắn
gây ra sự hoạt hoá của protein G (coupled trimeric), G
protein sau đó sẽ tương tác với các protein truyền tín hiệu
downstream. Tất cả các còn đường truyền tín hiệu GPCR
đếu có chung các thành phần/yếu tố sau:
• một thụ thể có chứa 7 vùng xuyên màng
• một cặp protein G gồm 3 phân tử (coupled trimeric G protein)
có chức năng như một nút công tác bằng cách quay vòng giữa
trạng thái hoạt động và không hoạt động
• một protein phản ứng lại kích thích bao quanh màng

Các protein gắn với guanine này
được bật lên on khi chúng gắn với
GTP và Off khi GTP bị thuỷ phân
thành GDP (fig. 3.32). Sự chuyển
hoá cảm ứng bởi các tín hiệu từ
trạng thái không hoạt động sang
trạng thái hoạt động được điều
khiển bởi nhân tố trao đổi Guanine
nucleotid (GEF), là nhân tố gây ra
sự giải phóng GDP từ switch
protein. Sự gắn GTP tiếp theo đó
được lựa chọn bởi nồng độ nội bào
cao của nó liên quan đến ái lực
bám gắn, cảm ứng sự thay đổi về
cấu trúc không gian trong ít nhất 2
đoạn protêin có tính bảo thủ cao độ,
đwocj gọi là switch I và S-II, cho
phép protein gắn vào và hoạt hoá
các protein tín hiệu ở downstream
(Fig. 15-8). Hoạt động bản chất của
GTPase của protein sau đó sẽ thuỷ
phân liên GTP thanhg GDP và Pi, vì
vậy thay đổi cấu hình không gian
cảu SI và SII từ dạng hoạt động

GTPase switch protein

Cơ chế hoạt động của GPCRs


RTKs:

Receptor tyrosine kinase

• là nhóm thụ thể bề mặt tế bào lớn thứ hai sau thụ
thể G. Chất gắn cho RTKs là các hormone hòa tan
hoặc các protein/peptid bám màng như: nerve
growth factor (NGF), platelet-derived growth factor
(PDGF), fibroblast growth factor (FGF), epidermal
growth factor (EGF), và insulin. Việc bám của các L
vào thụ thể loại này kích thích hoạt tính protein
tyrosine kinase của thụ thể dẫn đến việc kích thích
tiếp theo các bước truyền tín hiệu dẫn đến sự thay
đổi trong sinh lý tế bào hoặc biểu hiện gen.