SỰ TRUYỀN TÍN HIỆU VÀ GIAO LƯU THÔNG TIN TẾ BÀO (CELL SIGNALING AND COMMUNICATION)

CHƯƠNG XIVSỰ TRUYỀN TÍN HIỆU VÀ GIAO LƯU THÔNG TIN TẾ BÀO(CELL SIGNALING AND COMMUNICATION)Những năm cuối thế kỷ 20, một lĩnh vực sinh học phân tử tế bào gây ấn tượng mạnh là tín hiệu tế bào (cell signaling) đã phát triển nhanh và sẽ tiếp tục tiến triển trong thế kỉ 21. E.W. Sutherland là người mở đầu cho các nghiên cứu về các thông điệp (messenger) hóa học và tác động của chúng lên các con đường tín hiệu - dịch chuyển (signal-transduction). Ông đã nhận giải Nobel năm 1971 về công trình nghiên cứu này....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
SỰ TRUYỀN TÍN HIỆU VÀ GIAO LƯU THÔNG TIN TẾ BÀO (CELL SIGNALING AND COMMUNICATION) CHƯƠNG XIV SỰ TRUYỀN TÍN HIỆU VÀ GIAO LƯU THÔNG TIN TẾ BÀO (CELL SIGNALING AND COMMUNICATION) Những năm cuối thế kỷ 20, một lĩnh vực sinh học phân tử t ế bào gây ấn t ượng m ạnh làtín hiệu tế bào (cell signaling) đã phát triển nhanh và sẽ ti ếp tục ti ến tri ển trong th ế k ỉ 21.E.W. Sutherland là người mở đầu cho các nghiên cứu về các thông đi ệp (messenger) hóa h ọcvà tác động của chúng lên các con đường tín hiệu - dịch chuyển (signal-transduction). Ông đãnhận giải Nobel năm 1971 về công trình nghiên cứu này. Sự giao lưu thông tin (communication) ở cấp độ tế bào có ý nghĩa sống còn đối với sựsống. Mối quan hệ tế bào-tế bào đặc biệt quan trọng ở các sinh vật đa bào. Hàng tỷ tế bào củacơ thể người và các động thực vật khác đã truyền thông tin lẫn nhau để thiết lập sự điều phốichính xác và hài hòa cho sự phát triển của cơ thể từ một hợp tử thành các mô, cơ quan khácnhau, hoạt động sống bình thường và sinh sản tạo thế hệ mới. Tín hiệu tế bào cũng không kémphần quan trọng đối với các vi sinh vật đơn bào, c ả sinh v ật nhân s ơ Prokaryotae lẫn nhânchuẩn Eukaryotae, nhất là khi chúng bắt cặp (mating) trong sinh sản hữu tính. Một trong những chức năng quan trọng của màng tế bào là tiếp nhận thông tin nh ờ các c ơchế tinh vi, chính xác mà nhiều vấn đề còn chưa rõ. I. KHÁI QUÁT VỀ TRUYỀN TÍN HIỆU TẾ BÀO 1. Tín hiệu tế bào xuất hiện rất sớm trong tiến hoá Ở vi khuẩn Escherichia coli (E. coli), các thụ thể (receptor) bề mặt tế bào của các conđường tín hiệu (signaling pathways) giúp tế bào đáp ứng với sự thay đổi n ồng độ phosphate bênngoài và các chất dinh dưỡng khác. Trong hi ện tượng giao nạp hay tiếp hợp (conjugation), haitế bào E. coli khác nhau (F– và F+ hoặc Hfr) nhờ các tín hiệu mới có thể gặp nhau để trao đổithông tin di truyền. Các vi sinh vật nhân chuẩn đơn bào (nấm men, nấm mốc) ti ết ra pheromon (chất dẫn dụ)để phối hợp các tế bào tham gia vào quá trình sinh sản hoặc biệt hoá ở điều kiện môi trườngnào đó. Nấm men Saccharomyces cerevisiae có tế bào gồm 2 kiểu bắt cặp (mating type) là a vàα, mà sự kết hợp của 2 loại tế bào này tạo hợp tử lưỡng b ội (2n NST) d ẫn đ ến gi ảm phân t ạogiao tử đơn bội (n) cho sinh sản hữu tính.Các yếu tố bắt cặp ở nấm men S. cerevisiae chính làmột kiểu phát tín hiệu nhờ pheromon giữa các tế bào. Như vậy, các sự truyền tín hiệu và thông tin của tế bào đã xuất hiện rất sớm, cách naynhiều tỷ năm trong tiến hóa của sinh giới. Điều này khẳng định thêm t ầm quan tr ọng s ống còncủa các cơ chế tinh vi và rất phức tạp này. 2. Ba chiến lược truyền thông tin theo khoảng cách ở sinh vật đa bào Sự truyền thông tin đặc biệt quan trọng và rất phức tạp ở các sinh vật đa bào. Ch ươngtrình phát triển cá thể ở các sinh vật này được thực hiện một cách hoàn hảo và chính xác c ảtrong không gian lẫn thời gian (đúng nơi, đúng lúc) m ột ph ần quan tr ọng là nh ờ thông tin n ộibào và giữa các tế bào. Ở động vật, các phân tử thông tin ngoại bào thực hiện mối quan hệgiữa các tế bào là những chất trung gian gồm 3 lo ại chủ yếu theo kho ảng cách tác đ ộng : nộitiết (endocrine), cận tiết (paracrine) và tự tiết (autocrine).– Sự truyền tín hiệu nội tiết : do chất nội tiết tác động xa từ những tuyến chuyên biệt tiết ranhư các hormone vào dòng máu hoặc dịch ngoại bào tác động đến các t ế bào đích khác nhauphân tán trong cơ thể. Hơn nữa, một số protein màng tác động như các tín hiệu.– Sự truyền cận tiết: do chất cận tiết tác động đến các tế bào kế cận (xung quanh khoảng1mm) bằng các chất thông điệp hóa học cục bộ (local chemical messagers). Sự vận chuyểnchất dẫn truyền thần kinh từ neuron tới neuron ( truyền qua sinap (synaptic transmission) làđiểm tiếp xúc giữa các tế bào thần kinh.), từ neuron tới tế bào cơ (c ảm ứng ho ặc ức chế co 1cơ) xảy ra qua sự phát tín hiệu cận tiết. Nhiều yếu tố tăng trưởng điều hoà sự phát triển ở sinhvật đa bào cũng tác động ở phạm vi gần. Một số chúng gắn kết chặt ch ẽ v ới ch ất n ền (matrix)ngoại bào, không thành tín hiệu, nhưng sau đó có thể được phóng thích ở dạng có ho ạt tính.Nhiều tín hiệu quan trọng cho sự phát triển khuếch tán khỏi tế bào tín hiệu, tạo thang(gradient) nồng độ và gây ra các phản ứng đáp trả khác nhau tuỳ vào n ồng đ ộ c ủa chúng ở t ếbào đích.– Sự truyền tín hiệu tự tiết: Trong sự phát tín hiệu tự tiết, tế bào đáp ứng với chất do chúngtiết ra gọi là chất tự tiết. Một số yếu tố tăng trưởng tác động theo kiểu này và các tế bào nuôicấy thường tiết ra các yếu tố tăng trưởng để kích thích sự tăng sinh và phát tri ển c ủa chúng.Kiểu phát tín hiệu này rất phổ biến ở tế bào khối u, các tế bào này sản xuất thừa và phóngthích các yếu tố tăng trưởng để kích thích sự tăng sinh không tương xứng, không ki ểm soát c ủachính chúng cũng nh ...