Bài giảng sinh học tế bào chương 4 đặng minh hiếu

• Tín hiệu tế bào Cell signalling là một phần của hệ thống liên lạc phức tạp kiểm soát các hoạt động cơ bản và điều phối các hành động của tế bào.. CÁC DẠNG TÍN HIỆU TẾ BÀOCó 4 dạng tín

TÍN HIỆU TẾ BÀO VÀ CÁC QUÁ TRÌNH VẬN CHUYỂN TÍN HIỆU

TẾ BÀO

BÀI GIẢNG SINH HỌC TẾ BÀO ĐẶNG MINH HIẾU, PHD @ HUST

1

TÍN HIỆU TẾ BÀO LÀ GÌ?

• Tín hiệu tế bào (Cell signalling) là một phần của hệ thống liên lạc

phức tạp kiểm soát các hoạt động cơ bản và điều phối các hành động

của tế bào

• Tín hiệu tế bào có thể là các tín hiệu điện tử (electrical signal) diễn

ra rất nhanh cho phép thông tin được chuyển trực tiếp từ một tế bào

đến tế bào tiếp bên cạnh Tuy nhiên hình thức tín hiệu tế bào chủ đạo

nhất giữa các tế bào vẫn là các tín hiệu hoá học (chemical signal)

2

CÁC DẠNG TÍN HIỆU TẾ BÀO

Có 4 dạng tín hiệu tế bào:

• Tín hiệu trực tiếp (direct signalling): xuất hiện khi có sự tiếp hợp giữa

các tế bào, thông qua các khe tiếp hợp (gap junction)

• Tín hiệu cận tiết (paracrine signalling): xuất hiện giữa các tế bào gần

nhau, đôi khi có thể là trực tiếp, đôi khi thông qua dịch ngoại bào

• Tín hiệu nội tiết (endocrine signalling): liên quan đến tín hiệu qua

khoảng cách lớn, thường các phân tử tín hiệu được vận chuyển thông qua

hệ tuần hoàn.

• Tín hiệu tự tiết (autocrine signalling): là hình thức các tế bào đáp ứng

với các tín hiệu tạo ra bởi chính nó

3

PHỐI TỬ (LIGAND) VÀ THỤ THỂ (RECEPTOR)

• Phối tử (Ligand): là các phân tử tín hiệu

• Thụ thể (Receptor): Là các phân tử protein có thể gắn với các phân tử tín

hiệu và khởi động các cơ chế đáp ứng Có rất nhiều loại thụ thể, tuy nhiên

nhìn chung chúng được chia làm hai loại:

ØThụ thể nội bào (Intracellular receptors): thường tìm thấy bên trong tế bào

(trong nguyên sinh chất hoặc trong nhân).

ØThụ thể bề mặt (Surface receptors): thường tìm thấy trên màng tế bào

PHỐI TỬ

• Đi qua màng tế bào: thường là những phân

tử kỵ nước có thể dễ dàng đi qua màng lipid

của tế bào (VD: steroid hormones, khí NO )

• Gắn bên ngoài tế bào: thường là các phân

tử ưa nước, phân cực, hoặc tích điện hoặc

có kích thước lớn mà không thể dễ dàng đi qua màng tế bào (VD: các peptide

(protein), một số phân tử tín hiệu thần kinh …)

5

THỤ THỂ NỘI BÀO

Là những thụ thể

thường thấy ở bên

trong nguyên sinh

chất hoặc trong

nhân.

Các phối tử để gắn

được với thụ thể nội

bào phải đi được

qua màng tế bào

Steroid hormone

Steroid hormone khuyếch tán qua màng tế bào Hormone gắn với thụ thể trong tế bào chất, hình thành tổ hợp phối tử–thụ thể

Tổ hợp phối tử–thụ thể đi vào trong nhân và kích hoạt qua trình sao mã mRNA được dịch

mã tạo ra protein làm thay đổi hoạt động của tế bào

Nguồn: https://courses.lumenlearning.com

6

THỤ THỂ KÊNH ION CỔNG PHỐI TỬ (LIGAND-GATED ION CHANNELS)

• Là các kênh ion có thể mở hoặc đóng trong đáp ứng với phối tử Gắn với phối

tử từ bên ngoài tế bào làm thay đổi hình dạng của protein và mở kênh, cho phép các ion (Na+, Cl-, Ca2+ ) đi qua Dòng chảy ion làm thay đổi nồng độ của chúng bên trong tế bào Kênh đóng lại khi phối tử tách khỏi thụ thể

7

THỤ THỂ KẾT HỢP G-PROTEIN (G-PROTEIN COUPLED RECEPTOR)

• Thụ thể kết hợp G-protein là

một họ lớn các thụ thể bề

mặt tế bào cùng chung cấu

trúc và phương pháp tín

hiệu Các thành viên của họ

tất cả đều có 7 tiểu phần

protein khác nhau xuyên

qua màng, vận chuyển tín

hiệu trong tế bào qua một

loại protein gọi là protein G

CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA THỤ THỂ KẾT HỢP G-PROTEIN

Nguồn: www.nature.com

9

THỤ THỂ LIÊN KẾT ENZYME (ENZYME-LINKED RECEPTOR)

• Là một thụ thể xuyên

màng, cũng được biết đến

như là thụ thể xúc tác, vì

việc gắn với phối tử ngoại

bào sẽ tạo ra hoạt tính

enzyme ở vùng nội bào

Do vậy , loại thụ thể này

được xem như là một loại

protein gắn màng thực

hiện cả hai chức năng xúc

tác enzyme và chức năng

thụ thể

Nguồn: www.biology-forums.com

Cấu trúc thụ thể liên kết enzyme Thụ thể có chức năng

như là một protein kinase

10

THỤ THỂ TYROSINE

KINASE

Là một nhóm các thu thể liên kết

enzyme phổ biến có thể tìm thấy

trên người và nhiều loài khác

Chúng là những enzyme xúc tác

cho việc chuyển các nhóm

phosphate đặc biệt là tới các axit

amin tyrosine

1 Hai tín hiệu ngoại bào gắn vào hai thụ thể của cặp thụ thể, hoạt hoá vùng protein kinase trên thụ thể

2 Vùng protein kinase

tự phosphoryl hoá các gốc tyrosine trên thụ thể

3 Các protein chưa hoạt hoá gắn với thụ thể, và cũng được phosphoryl hoá, dẫn tới hoạt hoá chúng

4 Các protein đã được hoạt hoá sẽ kích hoạt các đáp ứng tế bào đã xác định tương ứng

11

CÁC CON ĐƯỜNG TRUYỀN TÍN HIỆU NỘI BÀO (INTRACELLULAR SIGNAL TRANSDUCTION PATHWAYS)

Phân tử tín hiệu

Màng tế bào Thụ thể

CƠ CHẾ BẬT/TẮT (ON/OFF MECHANISM)

Con đường

đang tắt Các bổ thể kíchhoạt các thụ thể Các thụ thể kíchhoạt protein gắn

trên màng

Các protein gắn trên màng kích hoạt các protein trong nguyên sinh chất (cảm biến – sensor)

Các protein trong nguyên sinh chất kích hoạt đích cuối cùng của con đường (quan tác động – effector)

Các protein đích cuối cùng gây ra đáp ứng

13

QUÁ TRÌNH PHOSPHORYL HOÁ (PHOSPHORYLATION)

• Phosphoryl hoá là một trong những cách thức phổ biến nhất để làm thay đổi hoạt động của protein (kích hoạt hoặc bất hoạt)

• Được thực hiện bằng cách bổ sung một gốc phosphate vào một hoặc nhiều vị trí trên protein, xúc tác bởi một enzyme gọi là kinase

• Việc gắn gốc phosphate thường liên quan đến 1 trong 3 axit amin

có nhóm hydroxyl (-OH) trong chuỗi bên là tyrosine, threonine và serine

Source: www.khanacademy.org

14

ĐƯỜNG HƯỚNG MAPK (MITOGEN-ACTIVATED PROTEIN

KINASE – MAPK CASCADE)

Source: www.khanacademy.org

Phosphoryl hoá các phân tử đích nội bào thúc đẩy sự phát triển và phân chia của tế bào

Dịch mã của gen thúc đẩy tế bào phát triển và phân chia

Phosphoryl hoá

các yếu tố dịch mã

khác

15

ĐƯỜNG

HƯỚNG

cAMP (cyclic

AMP)

ĐÁP ỨNG TẾ BÀO

• Các đường hướng tín hiệu cùng hướng tới một đích chung là tạo ra

một dạng đáp ứng tế bào nào đó Các tế bào gửi tín hiệu giải phóng các tín hiệu nhằm mục đích biến đổi tế bào nhận tín hiệu theo một cách cụ thể, gọi là đáp ứng tế bào

• Các đáp ứng tế bào có thể ở cấp độ phân tử (chẳng hạn thay đổi mức

độ biểu hiện gen hay hoạt tính enzyme, …) hay mức độ vĩ mô (có thể nhìn thấy qua sự thay đổi về hành vi, hình thái của tế bào, …)

17

ĐƯỜNG HƯỚNG

INSULIN-LIKE GROWTH FACTOR

RECEPTOR-1R (IGF-1R

PATHWAY)

Source: Zha and Lackner, Clin

Cancer Res; 16(9) May 1, 2010

18

TÍN HIỆU TRAO ĐỔI CHẤT CỦA TẾ BÀO (CELLULAR METABOLISM SIGNALLING)

Source: www.khanacademy.org

19