信號分子
信號分子是生物體內的化學物質,通過與受體蛋白結合,信號分子刺激細胞在細胞間和細胞內傳遞資訊。信號分子可以根據分子的極性分為親水性和疏水性兩大類。通常,親水信號分子與質膜表面的受體相互作用,疏水信號分子與細胞內調節細胞轉錄的受體相互作用。
細胞外
編輯在一定條件下,細胞外的化學信號能引發細胞的定向移動。這些信號有些時候是底質表面上一些難溶物質,有些時候則是可溶物質。信號分子有很多,可以是肽,代謝產物,細胞壁或是細胞膜的殘片,但是作用方式卻是一樣的,就是與細胞膜表面上的受體結合,啟動細胞內信號,完成一系列的反應,去活化或抑制肌動蛋白結合蛋白的活性,最終改變細胞骨架的狀態。可溶物質通常不是均勻溶解在溶劑中,而是靠近源的區域濃度高,遠離源的區域濃度低,形成所謂的「濃度梯度」。細胞膜上的受體可感受到那些被稱為化學趨向吸引子(chemotactic attractant),並且逆着它們的濃度梯度去追根尋源。某些信號分子甚至會影響細胞移行的速度,這些信號分子則被稱為化學趨向劑(chemokinetic agent)。細胞這種因化學分子改變自己移動的行為,被稱為化學趨向性。例如盤基網柄菌(Dictyostelium discoideum)會逆着cAMP濃度梯度的運動。白血球也會受到一些細菌分泌的三肽化學物質f-Met-Leu-Phe(N-甲酰蛋-亮-苯丙氨酸)吸引而往細菌移動,發揮其免疫功能。而在胚胎發生中的神經嵴細胞則並非靠濃度梯度,而是路標物質識別其去向(請見下文「路標信號」一節)。
但是細胞外基質中也存在着一些蛋白,如硫酸軟骨蛋白多糖(chondroitin sulfate proteoglycan)會與神經細胞的粘着蛋白起作用,對細胞遷移形成阻滯。它會抑制脊髓損傷患者神經損傷區域新突觸的相連與再生[1][2]。
細胞內
編輯細胞外信號種類繁多,但是當它們與細胞膜上受體結合之後,作用的途徑卻只有有限的幾種。而與細胞遷移有關的信號傳導過程如下:信號分子結合到膜上受體,或者是活化與受體偶聯的蛋白質—大G蛋白,或者先是活化受體酪氨酸激酶,再活化下游的小G蛋白Ras。G蛋白是一個很大的家族,包括Rho,Rac,Ras等小家族,它們在細胞中扮演着信號傳導開關的角色。當它們與GDP結合時,呈現失活狀態。在鳥嘌呤交換因子(英文:Guanine exchange factor,簡稱GEF)的幫助下,G蛋白脫離GDP並與GTP結合,進入活化狀態。G蛋白的GTP會被GTP酶活化蛋白(英文GTPase-activating proteins,簡稱GAP)水解,並釋放出其中的能量,讓G蛋白行使其功能。就是說,G蛋白通過這一GTP/GDP循環在活化/失活狀態中迴旋,傳遞信號。當G蛋白被活化後,它下游的多種分子會被活化。從插圖1中可見,這些下游分子本身會形成網絡,相互制約,或者是相輔相承。它們調控着細胞遷移中各個方面。它們作用的詳細情況請見文章中的相應章節。
而致癌物質也可以通過這些信號傳導通路發揮其負面作用,如強烈致癌物質佛波酯(Phorbol ester)。佛波酯會不可逆地活化細胞的RasGRP3/4,以活化Ras,Ras會再活化蛋白激酶C(Protein kinase C,PKC)。後者是調節細胞分裂和分化的酶。它被佛波酯不正常的活化,有可能對癌症的產生起促進作用。研究還發現,佛波酯對黑素瘤(melanoma)細胞轉移到肺部有促進作用[3]。而細菌者,如志賀氏菌會在宿主胞膜上打洞,向細胞質注入效應蛋白質,活化宿主Rac和Cdc42,調整細胞的微絲網絡,以使自己順利進入宿主內。
相關條目
編輯參考文獻
編輯- ^ 董理;彭謹;楊明亮. 硫酸软骨蛋白多糖在脊髓损伤中的作用与研究进展. wanfangdata.com.cn. [2007-02-05]. (原始內容存檔於2007-09-30).
- ^ P Maurel, U Rauch, M Flad, R K Margolis, and R U Margolis. Phosphacan, a chondroitin sulfate proteoglycan of brain that interacts with neurons and neural cell-adhesion molecules, is an extracellular variant of a receptor-type protein tyrosine phosphatase.. pubmedcentral.nih.gov. [2007-02-05].
- ^ Gopalakrishna, R. Tumor Promoter-Induced Membrane-Bound Protein Kinase C Regulates Hematogenous Metastasis. pnas.org. [2007-04-27]. (原始內容存檔於2007-09-27).