Một số vấn đề của sinh học phân tử part 8

Ví dụ, một tín hiệu đồng thời liên quan đến hai phản ứng: phản ứng thứ nhất gây phosphoryl hoá nhưng phản ứng thứ hai lại khử gốc phosphate. Chẳng hạn như trong tế bào cơ xương, việc tăng nồng độ cAMP vừa hoạt hoá phosphorylase kinase vừa ức chế phosphatase. Do đó phản ứng phân giải glycogen xảy ra nhanh, đột ngột so với việc tăng nồng độ chất kích thích ban đầu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số vấn đề của sinh học phân tử part 8 134có chức năng ngược nhau của cùng một quá trình truyền tín hiệu. Ví dụ, một tín hiệu đồngthời liên quan đến hai phản ứng: phản ứng thứ nhất gây phosphoryl hoá nhưng phản ứng thứhai lại khử gốc phosphate. Chẳng hạn như trong tế bào cơ xương, việc tăng nồng độ cAMPvừa hoạt hoá phosphorylase kinase vừa ức chế phosphatase. Do đó phản ứng phân giảiglycogen xảy ra nhanh, đột ngột so với việc tăng nồng độ chất kích thích ban đầu. Với một số ví dụ điển hình về cách thức truyền tín hiệu, chúng ta đã hình dung được phầnnào hệ thống các kênh dẫn truyền đan xen vào nhau, kiểm soát qua lại đối với nhau. Các thụthể nối với protein G có thể gây hoạt hoá hoặc gây mất hoạt tính một cách gián tiếp cácenzym bám trên màng sinh chất hoặc trên các kênh dẫn truyền ion. Một số thụ thể khác đảmnhận chức năng hoạt hoá hoặc ức chế adenylyl cyclase làm thay đổi nồng độ của chất dẫntruyền tín hiệu trung gian cAMP trong tế bào. Một số thụ thể liên quan đến hoạt hoáphospholipase C-β. Enzym này thuỷ phân PIP2 (phosphatidylinositol bisphosphate) tạo ra haichất truyền tín hiệu trung gian là IP3 (inositol trisphosphate)và diacylglycerol. Vai trò củaIP3 làm tăng nồng độ Ca+2 trong tế bào chất bằng việc kích thích giải phóng Ca+2 từ ER. Còndiacylglycerol được giữ lại trên màng sinh chất làm nhiệm vụ hoạt hoá kinase C. Các enzymkinase A, kinase C và kinase CaM gây phosphoryl hoá các protein đặc hiệu ở các acid aminserine hoặc threonine, làm thay đổi hoạt tính của các protein này. Mỗi loại tế bào chứa cácprotein đặc hiệu đặc trưng cho loại tế bào đó. Chúng đảm bảo cho tế bào trả lời chính xác vớitừng kích thích. Tín hiệu thường được khuếch đại lên rất nhiều lần, do đó phản ứng trả lời của tế bào cóthể xảy ra rất nhanh và đạt ngưỡng cực đại. Tuy nhiên, phản ứng đó kết thúc rất nhanh ngaykhi ngừng kích thích bên ngoài. Đó là do bản thân phân tử protein G có khả năng tự thủy phânGTP cũng như phân tử IP bị khử gốc phosphate bởi phosphatase rất nhanh vv... Việc thay đổitrạng thái liên tục của các tín hiệu thứ cấp trong tế bào đảm bảo nồng độ của chúng đáp ứngvới kích thích bên ngoài mà không cần phải tổng hợp mới. Khi một tín hiệu bên ngoài tế bào tương tác với thụ thể, thụ thể có thể hoạt hoá đồng thờinhiều phân tử protein Gs. Một phân tử Gs lại có thể hoạt hoá nhiều phân tử adenylyl cyclase.Mỗi phân tử Gs có thể tồn tại vài giây ở trạng thái hoạt hoá trước khi nó thủy phân GTP trở vềtrạng thái bất hoạt. Thời gian này cũng đủ cho phân tử adenylyl cyclase tương tác với Gs đangở trạng thái hoạt hóa và xúc tác tạo ra số lượng lớn cAMP từ ATP (Hình 5.22). Một cơ chế khuếch đại tín hiệu tương tự xảy ra trong con đường truyền tín hiệu inositol-phospholipid. Nồng độ tín hiệu bên ngoài tế bào cỡ 10-10 M đủ để kích thích tạo ra nồng độ10-6 M của các tín hiệu thứ cấp như cAMP hoặc Ca+2. Các tín hiệu thứ cấp này có chức nănghoạt hóa các enzym đặc hiệu hoặc các kênh dẫn truyền ion. Khi tế bào chỉ tiếp nhận một phântử tín hiệu bên ngoài, hàng trăm phân tử khác trong tế bào có thể bị thay đổi cấu trúc, hoạttính hoặc nồng độ... 135 Hình 5.22: Chuỗi phản ứng khuếch đại tín hiệu được kích thích bởi một tín hiệu ban đầu. Bước khuếch đại đầu tiên đòi hỏi phân tử tín hiệu phải tương tác với thụ thể trong thời gian đủ để phức này hoạt hoá các phân tử Gs. Trong một số trường hợp khác, ligand phải tách ra khỏi phức rất nhanh để cho quá trình khuếch đại bắt đầu xảy ra (theo Alberts & cs., 2002). Với bất kỳ chuỗi truyền và khuếch đại tín hiệu xảy ra nhanh và nhạy thì đều phải đảmbảo sự quay về trạng thái cân bằng của từng phản ứng trong chuỗi khi ngừng tín hiệu kíchthích. Vì vậy trong tế bào luôn tồn tại cơ chế rất hiệu lực đảm bảo việc phân huỷ cAMP, giảmnồng độ Ca+2 trong tế bào chất cũng như gây mất hoạt tính của những enzym hoặc proteintruyền tín hiệu trung gian đã bị hoạt hóa trước đó. Cơ chế này không chỉ ngừng phản ứng trảlời tín hiệu mà còn phải lập lại rất nhanh trạng thái tĩnh giống như trước khi bị kích thích. Nóichung, khi phản ứng trả lời với kích thích xảy ra nhanh thì cơ chế giúp tế bào quay lại trạngthái tĩnh cũng được thực hiện một cách mau chóng tương tự.5.7 Truyền tín hiệu qua các thụ thể nối với enzym trên bề mặt tế bào Cũng giống như các thụ thể nối với protein G, thụ thể nối với enzym thường là các proteinxuyên màng (trans-membrane protein). Những thụ thể này có phần nhận biết tín hiệu nằm ởphía ngoài màng. Tuy nhiên, phần nằm phía trong màng không liên kết với protein G mà nó cóhoạt tính enzym hoặc tương tác trực tiếp với enzym. Có 5 loại thụ thể nối với enzym: 1/ Thụ thể guanylyl cyclase xúc tác cho phản ứng tạocGMP trong tế bào chất. 2/ Thụ thể kinase tyrosine gây phosphory ...