Hücre Sinyal İletimi Reseptörleri
Ayça İrgit - Moleküler Biyoloji ve Genetik, Fen - Edebiyat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi
Hücre Sinyal İletim Mekanizması
Hücreler de canlı organizmalar gibi dinamik yapıda olup dışarıdan aldıkları sinyallere yanıt oluşturmaktadırlar. Hücrelerin aldıkları sinyallere hücresel bir yanıt oluşturmaları hücre sinyal iletim mekanizması ile gerçekleşmektedir. Hücre sinyal iletim mekanizması uyarı oluşturmak isteyen hücre tarafından salgılanan sinyal molekülünün (ligand) hedef hücredeki reseptöre bağlanması ile hedef hücrede hücresel yanıtın oluşması sürecini kapsamaktadır.[1] Sinyal molekülü reseptöre kovalent olmayan hidrojen bağları ve elektrostatik çekim kuvvetleri ile bağlanarak ligand-reseptör kompleksini oluşturmaktadır. Sinyal molekülünün reseptöre bağlanması reseptörde konformasyonel değişikliklere neden olmaktadır. Reseptörde meydana gelen konformasyonel değişikliklerin sonucunda hücrede yanıtın oluşmasını tetikleyecek bir dizi reaksiyon başlamaktadır. Hücresel yanıtın oluşmasından sonra sinyal molekülünün hedef hücre tarafından yıkılması ya da değiştirilmesi ile sinyal mekanizması durmaktadır.[2]
Sinyal molekülleri çok farklı yapılarda olup hedef hücrelerde çok farklı yanıtların oluşmasına neden olmaktadır. Reseptöre bağlanan sinyal molekülü hücrede metabolizmanın düzenlenmesi, gen ekspresyonun düzenlenmesi, hücre farklılaşması, hücre çoğalması ve hücre hareketi gibi farklı hücresel yanıtlara sebep olabilmektedir. Reseptörlerin hücrede bulunduğu konumlara bağlı olarak sinyal molekülünün etki mekanizması ve hücresel yanıt değişiklik göstermektedir.[2]
Hücre Sinyal İletimi Reseptör Çeşitleri
Reseptörler hücredeki konumlarına göre hücre zarının dış yüzeyinde bulunan hücre yüzey reseptörleri ve hücre içi reseptörler olarak 2 kategoriye ayrılmaktadır.[3]
Suda çözünebilir yapıda olan sinyal molekülleri hücre zarının dış yüzeyinde bulunan reseptörlere bağlanarak hücrede metabolik değişikliklere neden olmaktadır. Suda çözünemeyen sinyal molekülleri ise hücre içi reseptörlere bağlanarak gen ekspresyonunun düzenlenmesini sağlarlar. Suda çözünebilen sinyal moleküllerinin yani metabolik ve enzimatik değişikliklere neden olan hücresel yanıt yağda çözünebilen ve gen ifadesinin düzenlenmesini sağlayan hücresel yanıttan daha hızlı oluşmaktadır. Hücresel yanıtın yavaş oluştuğu gen ifadesinin düzenlenmesi, metabolik yanıta göre daha uzun sürelidir ve hücre farklılaşması ile hücre büyümesi için önem taşımaktadır.[2]
Hücre Yüzey Reseptörleri
Hücre yüzey reseptörleri hücre zarının dış yüzeyinde bulunan, hidrofilik sinyal moleküllerinin bağlandığı reseptörlerdir. Hücre dışı reseptörlere bağlanan sinyal molekülü hücre içine girmez. Hücre yüzey reseptörleri sinyal molekülünün bağlandığı hücre dışı bir bölgeden, plazma membranını geçen transmembran bölgeden ve sinyal molekülünün bağlanması ile konformasyonel değişikliklerin meydana geldiği ve hücresel yanıt oluşumunun başlatıldığı sitozolik bölgeden oluşmaktadır.[3,5] Hücre dışı reseptörler; iyon kanallı reseptörler, enzimatik reseptörler ve G-proteinine bağlı reseptörler (GPCR) olarak 3 ana gruba ayrılmaktadır.[3] Sinir hücreleri gibi elektriksel olarak uyarılabilen ve hızlı hücresel yanıtların oluştuğu hücrelerde bulunan iyon kanallı reseptörler ise vücutta bulunan Na+, Ca+2 gibi iyonların bağlanması ile hücresel yanıt oluşumunu tetiklerler. Büyüme faktörleri ve sitokinin sinyal molekülleri bağlandığında enzimatik aktivite gösteren enzimatik reseptörlerden en yaygın olanı tirozin kinaz reseptörleridir.[3] G proteinin bağlanması ile protein kinazların aktifleşmesine neden olarak hücresel yanıt oluşumunu sağlayan G-proteinine bağlı reseptörler oldukça çeşitli olup farklı hücresel yanıtların oluşumundan sorumludur. Memelilerde koku ve tat algılanmasından sorumlu reseptörler ile gözde bulunan ve ışık algılayan protein olan rodopsin, G-protine bağlı reseptörler ile ilişkilidir.[2]
Hücre İçi Reseptörler
Hücre içinde bulundukları konuma göre nükleer reseptörler ve organeler reseptör olarak 2 gruba ayrılan hücresel reseptörler hidrofobik sinyal moleküllerinin bağlanması ile konformasyonel değişiklikler geçirerek hücresel bir cevabın oluşmasını sağlarlar.[5] Sitozolik bölgede bulunan reseptörler ve çekirdeğe bağlı bulunan reseptörler nükleer reseptörler olarak adlandırılır ve gen transkripsiyonunun düzenlenmesini ile ilgili hücresel yanıt oluşmasını sağlayacak mekanizmayı tetiklerler. Nükleer reseptöre bağlanan sinyal molekülü hücrede gen ifadesinin düzenlenmesini sağlayan yavaş ve uzun süreli hücresel yanıtlara sebep olur. Steroid ve tiroid hormonlarının bağlandığı nükleer reseptörler, streoid hormonlarının bağlandığı Tip1 Nükleer reseptörler ve tiroid hormonlarının bağlandığı Tip2 nükleer reseptörler olarak ikiye ayrılmaktadır. Tip1 reseptörler sitoplazmada şaperon molekülü ile birlikte bulur ve sinyal molekülünün bağlanması ile gen transkripsiyonun düzenlenmesini sağlayan nükleer lokalizasyon sekansının açığa çıkmasına neden olan konformasyonel değişiklikler geçirerek gen ifadesinin düzenlenmesini sağlar. Çekirdekte bulunan Tip2 reseptörleri tiroid hormonlarına bağlı olmadıkları durumda transkripsiyonu baskılayarak gen ifadesinin düzenlenmesinde görev alır.[6] Mitokondri, endoplazmik retikulum ve golgi gibi organellerde bulunan organeler reseptörlere sinyal molekülünün bağlanması ile organellerin işleyişlerinin düzenlenmesi ile ilgili hücresel yanıt oluşmaktadır.[5]
Referanslar
Gerhard Krauss, Biochemistry of Signal Transduction and Regulation, 4th Edition. Chapter1: Basics of Cell Signaling, 1-3, Erişim Adresi: 3527313974_c01.pdf
Kırdağ, M., Sel, T. & Altıntaş, A., (2019), Hücre Sinyal Proteinleri ve Biyo-Haberleşme, Eurasian Journel of Health Sciences 2(2):48-55, Erişim Adresi: H__cre Sinyal Proteinleri ve Biyo-Haberle__me[#524817]-726328.pdf
Aslan, F. Oküler Reseptör Fizyolojisi, 1-47, Erişim Adresi: Receptor.pdf
Çiğdem Kekik Çınar, Doç. Dr., Hücre Reseptörleri, İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, Erişim Adresi: https://docplayer.biz.tr/87523436-Hucre-reseptorleri-doc-dr-cigdem-kekik-cinar.html
Nair, A., Chauhan, P., Saha, B. & Kubatzky, K. F., (2019), Conceptual Evolution of Cell Signaling, International Journal of Molecular Sciences (20): 3292, 1-44, Erişim Adresi: ijms-20-03292.pdf
Bagamasbad, P., & Denver, R. J., (2011), Mechanisms and significance of nuclear receptor auto- and cross-regulation. General and Comparative Endocrinology, 170(1), 3–17, https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2010.03.013