Transdukcja sygnału- przetwarzanie sygnału zewnątrzkomórkowego na wewnątrzkomórkowy.

Odbiór i przekazywanie sygnałów:

Receptory- komórkowe struktury odpowiedzialne za rozpoznanie i selektywne wiązanie cząsteczek o charakterze sygnałowym. Dzielimy je na receptory błonowe i wewnątrzkomórkowe.

Np.:

-receptory fitochromu = fotoreceptor światła

-receptory fitohormonów np. auksyn, cytokinin, etylenu

-receptor kryptochromu = fotoreceptor światła niebieskiego

-receptoropodobne kinazy białkowe

-receptory białkowe wiążące GTP

Ligand (agonista) – cząsteczka informacyjna, sygnałowa lub bodziec, docierający z zewnątrz do wnętrza komórki.

Łańcuch transdukcji sygnału- przeniesienie informacji z zewnętrznej strony błony komórkowej na cytoplazmatyczną, często za pośrednictwem wielu efektorów i przekaźników.

Efektor- po powstaniu kompleksu ligand- receptor sygnał poprzez białka sprzęgające zostaje przeniesiony na białko efektorowe, których zadaniem jest wzmocnienie (amplifikacja) pierwotnego sygnału np.: fosfatazy fosfoporteinowe, fosfolipazy, cyklazy adenylowe.

Receptory katalityczne- jedno i dwu składnikowe. Kinaza serynowo-treoninowa.

Receptory współdziałające z białkiem G.

Mechanizm transdukcji sygnału:

W wyniku przyłączenia się ligandu do receptora dochodzi do aktywacji komórki.

Kompleks ligand-receptor oddziałuje z heterotrimerowym białkiem G powodując wymianę GDP na GTP na jego podjednostce alfa.

Podjednostka ta aktywuje białko efektorowe – fosfolipazę (PLC)

Enzym fosfolipaza katalizuje rozpad fosfolipidów błonowych PIP 2 do diacyloglicerolu (DAG) i trójfosforanu inozytolu (IP3).

DAG aktywuje kinazę białek C (PKC) odpowiedzialną za fosforylowanie określonej grupy białek.

Natomiast IP3 uwolniony do cytoplazmy łączące się z receptorami na powierzchni ER oraz tonoplastu powoduje mobilizuję zgromadzonych w ich wnętrzu jonów wapnia.

Jony Ca2+ działają poprzez odpowiednie białka oraz inne przekaźniki informacji indukują powstawanie odpowiedzi fizjologicznej.

Bez względu na strukturę receptora i mechanizm transdukcji sygnałów powstanie odpowiedz komórkowej poprzedzone jest aktywacją określonych kinaz białkowych, a po okresie wzbudzenia polipeptydy podlegają de fosforylacji za pośrednictwem odpowiednich fosfataz.

Dlaczego wapń jest przekaźnikiem informacji:

W warunkach określanych jako spoczynkowe stężenie, jonów Ca 2+ jest niższe o cztery rzędy wielkości od stężenia na zewnątrz protoplastu i o tyle samo lub mniej niż jest wapnia w magazynach wewnątrzkomórkowych tj. w wakuoli ER, diktiosomy, mitochondriach lub w jądrze komórkowym.

Przeciętnie w cytoplazmie jest około 0,1-0,2 uM jonów Ca 2+, a wskutek aktywacji poziom wzrasta 10- krotnie do 1 uM.

W wakuoli stężenie wapnia dochodzi do 1-10 mM czyli jest o 4-5 rzędów wyższe niż w cytoplazmie.

W tonoplaście jest około 1200 kanałów wapniowych aktywowanych przez IP3.

Między ścianą komórkową, sokiem wakuolarnym i organellami, a cytozolem ustala się gradient Ca2+ który wraz z systemem kontroli poziomu jonów wapnia w cytozolu tworzy mechanizm wewnątrzkomórkowej transmisji sygnału czyli przekazu informacji.

Kinazy prowadzą do fosforylacji białek docelowych. Powstawanie ufosforylowanych białek.