Organismos unicelulares, como quase todos os procariontes (bactérias e arquéias), são abundantes na natureza. Organismos eucarióticos, no entanto, podem conter bilhões de células.

Como seria inútil um organismo ter tantas entidades minúsculas trabalhando isoladas umas das outras, as células devem ter um meio de comunicação entre si - isso Na falta de rádio, televisão e Internet, as células se envolvem na transdução de sinal , usando produtos químicos antiquados.

Assim como rabiscar letras ou palavras em uma página não é útil, a menos que esses caracteres e entidades se formem palavras, frases e uma mensagem coerente e inequívoca, os sinais químicos não têm utilidade, a menos que contenham instruções específicas.

Por esse motivo, as células são equipadas com todos os tipos de mecanismos inteligentes para a geração e a transdução. br> (isto é, transmissão através de um meio físico) de mensagens bioquímicas. O objetivo final da sinalização celular é influenciar a criação ou modificação de produtos gênicos ou proteínas produzidos nos ribossomos das células, de acordo com as informações codificadas no DNA via RNA.
Motivos da transdução de sinal

Se você Se você fosse um dos dezenas de motoristas de uma empresa de táxi, você precisaria das habilidades para dirigir um carro e navegar pelas ruas de sua cidade com conhecimento de habilidade e habilidade, a fim de encontrar seus passageiros na hora certa no lugar certo e levá-los ao seu destino. destinos quando eles querem estar lá. Isso, no entanto, não seria suficiente por si só se a empresa esperasse operar com a máxima eficiência.

Motoristas em táxis diferentes precisariam se comunicar entre si e com um despachante central para determinar quais passageiros deveriam ser escolhidos por quem, quando certos carros estavam cheios ou indisponíveis por um período, presos no trânsito e assim por diante.

Sem a capacidade de se comunicar com alguém que não seja um passageiro em potencial por telefone ou aplicativo on-line, o negócio seria caótico.

No mesmo espírito, as células biológicas não podem operar em completa independência das células ao seu redor. Freqüentemente, grupos locais de células ou tecidos inteiros precisam coordenar uma atividade, como uma contração muscular ou cicatrização após uma ferida. Assim, as células precisam se comunicar para manter suas atividades alinhadas às necessidades do organismo como um todo. Na ausência dessa capacidade, as células não conseguem gerenciar adequadamente o crescimento, o movimento e outras funções.

Os déficits nessa área podem levar a graves consequências, incluindo doenças como o câncer, que é essencialmente a replicação celular não verificada em um determinado tecido devido a uma incapacidade das células para modular seu próprio crescimento. A sinalização celular e a transdução de sinais são, portanto, vitais para a saúde do organismo como um todo, bem como das células afetadas.
O que acontece durante a transdução de sinal

A sinalização celular pode ser dividida em três fases básicas:

1. Recepção: Estruturas especializadas na superfície celular detectam a presença de uma molécula sinalizadora, ou ligante
   .
   
2. Transdução: a ligação do ligante ao receptor inicia um sinal ou uma série de sinais em cascata no interior da célula.
   
3. Resposta: A mensagem sinalizada pelo ligante e pelas proteínas e outros elementos que influencia é interpretada e posta em processo, como por meio de expressão gênica
   ou regulação.
   
   

   Como os próprios organismos, uma via de transdução de sinal celular pode ser primorosamente simples ou comparativamente complexa, com alguns cenários envolvendo apenas uma entrada ou sinal, ou outros, implicando uma série inteira de etapas coordenadas e seqüenciais.
   

   Uma bactéria, por exemplo, carece da capacidade de deliberar sobre a natureza das ameaças à segurança em seu ambiente, mas pode detectar a presença de glicose, a substância que todas as células procarióticas usam como alimento.
   Organismos mais complexos enviam sinais usando fatores de crescimento
   , hormônios
   , neurotransmissores
   e componentes da matriz entre as células. Essas substâncias podem atuar nas células próximas ou à distância, viajando pelo sangue e outros canais. Neurotransmissores - como dopamina e serotonina - atravessam os pequenos espaços entre as células nervosas adjacentes (neurônios) ou entre neurônios e células musculares ou glândulas-alvo.
   < Os hormônios costumam atuar a distâncias especialmente longas, com moléculas de hormônio secretadas no cérebro, exercendo efeitos nas gônadas, glândulas supra-renais e outros tecidos "distantes".
   Receptores de Células: Portais para a Via de Transdução de Sinais
   

   Assim como as enzimas, catalisadores da reação bioquímica celular, são específicas para certas moléculas de substrato, os receptores nas superfícies das células são específicos para uma molécula de sinal específica. O nível de especificidade pode variar, e algumas moléculas podem ativar fracamente os receptores que outras podem ativar fortemente.
   

   Por exemplo, analgésicos opióides ativam certos receptores no corpo que substâncias naturais chamadas endorfinas também desencadeiam, mas essas drogas geralmente têm um efeito muito mais forte devido à sua adaptação farmacológica.
   

   Os receptores são proteínas e a recepção ocorre na superfície. Pense nos receptores como campainhas celulares. Como uma campainha. Campainhas estão do lado de fora de sua casa e ativá-lo é o que faz com que as pessoas em sua casa atendam à porta. Mas, para que a campainha funcione, alguém deve usar o dedo para pressionar a campainha.
   

   O ligante é análogo ao dedo. Uma vez que ele se liga ao receptor, que é como a campainha, inicia o processo de funcionamento interno /transdução de sinal, assim como a campainha aciona os que estão dentro da casa para mover e atender a porta.
   

   Enquanto o ligante A ligação (e o dedo pressionando a campainha) é essencial para o processo, é apenas o começo. A ligação de um ligante a um receptor celular é apenas o começo de um processo cujo sinal deve ser modificado em força, direção e efeito final para ser útil à célula e ao organismo em que reside.
   Recepção: Detectando um Sinal
   

   Os receptores da membrana celular incluem três tipos principais:
   

   1. receptores acoplados à proteína G
      
   2. receptores ligados a enzimas
      
   3. receptores de canais iônicos
      
      

      Em todos os casos, a ativação do receptor inicia uma cascata química que envia um sinal do exterior da célula, ou em uma membrana dentro da célula, para o núcleo, que é o cérebro "de fato" "da célula e do local do seu material genético (DNA ou ácido desoxirribonucleico).
      

      Os sinais viajam para o núcleo porque seu objetivo é de alguma forma influenciar a expressão gênica - a tradução dos códigos contidos em genes para o produto proteico que os genes codificam.
      

      Antes que o sinal chegue perto do núcleo, ele é inter- preted e modificado próximo ao local de sua origem, no receptor. Essa modificação pode envolver amplificação através de segundos mensageiros
      , ou pode significar uma ligeira diminuição da força do sinal se a situação exigir.
      Receptores acoplados à proteína G
      
      As proteínas G são polipeptídeos
      com seqüências únicas de aminoácidos. Na via de transdução do sinal celular em que participam, eles geralmente ligam o próprio receptor a uma enzima que executa as instruções pertinentes ao receptor.
      

      Estes fazem uso de um segundo mensageiro, neste caso monofosfato de adenosina cíclica (AMP cíclico ou cAMP) para amplificar e direcionar o sinal. Outros segundos mensageiros comuns incluem óxido nítrico (NO) e íon cálcio (Ca2 +).
      

      Por exemplo, o receptor da molécula epinefrina
      , que você reconhece mais facilmente como a molécula estimulante adrenalina, causa alterações físicas em uma proteína G adjacente ao complexo ligante-receptor na membrana celular quando a adrenalina ativa o receptor.
      

      Isso, por sua vez, faz com que uma proteína G desencadeie a enzima adenilil ciclase, que leva à produção de AMPc. O cAMP então "ordena" um aumento de uma enzima que decompõe o glicogênio, a forma de armazenamento de carboidratos da célula, em glicose. Os segundos mensageiros geralmente enviam sinais distintos, mas consistentes, para genes diferentes no DNA da célula. Quando o cAMP exige a degradação do glicogênio, sinaliza simultaneamente uma reversão na produção de glicogênio por meio de uma enzima diferente, reduzindo assim o potencial de ciclos fúteis (o desdobramento simultâneo de processos opostos, como água corrente em uma das extremidades de um pool) ao tentar drenar a outra extremidade).
      Receptor tirosina quinases (RTKs)
      

      Quinases
      são enzimas que levam moléculas de fosforilato. Eles conseguem isso movendo um grupo fosfato do ATP (trifosfato de adenosina, uma molécula equivalente ao AMP com dois fosfatos anexados ao que o AMP já possui) para uma molécula diferente. As fosforilases são semelhantes, mas essas enzimas captam fosfatos livres ao invés de pegá-los do ATP.
      

      Na fisiologia do sinal celular, os RTKs, ao contrário das proteínas G, são receptores que também possuem propriedades enzimáticas . Em resumo, a extremidade receptora da molécula está voltada para o exterior da membrana, enquanto a extremidade da cauda, produzida a partir do aminoácido tirosina, tem a capacidade de fosforilar moléculas dentro da célula.
      

      Isso leva a uma cascata de reações que direcionam o DNA no núcleo celular para regular (aumentar) ou regular (diminuir) a produção de um produto ou produtos proteicos. Talvez a cadeia de reações mais bem estudada seja a cascata de proteínas ativadas por mitógenos (MAP).
      Acredita-se que mutações em PTKs sejam responsáveis pela gênese de certas formas de câncer. Além disso, deve-se notar que a fosforilação pode inativar e ativar as moléculas alvo, dependendo do contexto específico.
      Canais de íons ativados por ligantes
      

      Esses canais consistem em um "poro aquoso" na membrana celular e são feitos de proteínas incorporadas na membrana. O receptor do neurotransmissor comum acetilcolina
      é um exemplo desse receptor.
      

      Em vez de gerar um sinal em cascata per se dentro da célula, a ligação da acetilcolina ao seu receptor causa o poro no complexo ampliar, permitindo que os íons (partículas carregadas) fluam para dentro da célula e exerçam seus efeitos a jusante na síntese protéica.
      Resposta: Integrando um sinal químico
      

      É vital reconhecer que as ações que ocorrem como parte da transdução de sinal de receptor celular não são tipicamente fenômenos "on /off". Ou seja, a fosforilação ou desfosforilação de uma molécula não determina a faixa de respostas possíveis, seja na própria molécula ou em termos de seu sinal a jusante.
      

      Algumas moléculas, por exemplo, podem ser fosforiladas em mais de um local. Isso fornece uma modulação mais rigorosa da ação da molécula, da mesma maneira geral que um aspirador de pó ou liquidificador com várias configurações pode permitir uma limpeza mais direcionada ou fazer batidos do que um interruptor binário "liga /desliga".
      

      É por isso que quando você toma uma dose alta de um medicamento, geralmente exerce um efeito mais forte que uma dose menor. Mais receptores são ativados, resultam mais cAMP ou proteínas intracelulares fosforiladas e ocorre mais do que é necessário no núcleo (e geralmente acontece mais rápido e em maior extensão).
      Nota sobre a expressão gênica
      

      As proteínas são produzidas após o DNA fazer uma cópia codificada de suas informações já codificadas na forma de RNA mensageiro, que se move para fora do núcleo para ribossomos, onde as proteínas são realmente produzidas a partir de aminoácidos, de acordo com as instruções fornecidas pelo mRNA. >

      O processo de produção de mRNA a partir de um modelo de DNA é chamado transcrição
      . As proteínas chamadas fatores de transcrição podem ser reguladas para cima ou para baixo como resultado da entrada de vários sinais de transdução independentes ou simultâneos. Uma quantidade diferente da proteína que a sequência do gene (comprimento do DNA) codifica é sintetizada como resultado.