سیگنال دهی اتوکرین: تعریف، نمودار، مزایا و نکات

فهرست مطالب نمایش

سیگنال دهی اتوکرین (Autocrine Signaling) چیست؟

Auto به این معنی است که یک عمل توسط شخص یا چیزی، بدون کمک، به تنهایی انجام می‌شود. ماشین‌های اتوماتیک با ماشین‌های دستی متفاوت هستند، زیرا دنده‌ها را به صورت اتومات تعویض می‌کنند، بدون اینکه نیازی به راننده داشته باشند. پخش خودکار به این معنی است که ویدیوی بعدی بدون نیاز به کلیک از طرف شما پخش می‌شود. سیگنال‌دهی اتوکرین نیز دارای پیشوند Auto است.

تعریف سیگنال دهی اتوکرین

سیگنال دهی اتوکرین شکلی از ارتباط سلولی است که در آن یک سیگنال توسط یک سلول آزاد می‌شود و سپس بر روی همان سلول عمل می‌کند و باعث ایجاد تغییرات یا تأثیراتی می‌شود.

بعداً سیگنال‌های اتوکرین را با شکل دیگری از ارتباطات سلولی مقایسه خواهیم کرد مانند سیگنال‌دهی پاراکرین. در حالی که هر دو شامل انتقال یک سیگنال برای ایجاد اثر می‌شوند، انواع سیگنال‌هایی که ارسال می‌کنند متفاوت است و روش‌های انتقال در تشخیص یکی از دیگری اهمیت ویژه‌ای دارند.

سیگنال دهی اتوکرین برای انواع بسیار خاصی از سلولها با قابلیتهای منحصر به فرد اتفاق می‌افتد. این سلولها در این زمینه سلولهای اتوکرین نامیده می‌شوند و سیگنالهای شیمیایی که منتشر می‌کنند عوامل اتوکرین نامیده می‌شوند. عوامل اتوکرین از یک سلول اتوکرین به گیرنده‌های اتوکرین در همان سلول اتوکرین متصل می‌شوند (مثلاً پنج برابر سریع تر!).

این واقعیت که سلولهای اتوکرین این گیرنده‌ها را بر روی غشای سلولی خود دارند یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد آنهاست.

هنگامی که پیامرسان شیمیایی به گیرنده اتوکرین متصل می‌شود، انتقال سیگنال رخ می‌دهد.

هدایت سیگنال

انتقال سیگنال می‌تواند به روشهای مختلفی اتفاق بیفتد، اما معمولاً شامل مراحل اساسی زیر است.

برخی لیگاندها، مثل عامل اتوکرین، به یک گیرنده سلولی در لایه بیرونی غشای سلولی موجود زنده متصل می‌شود. این اتصال باعث فعال شدن گیرنده می‌شود. گیرنده فعال شده به نوبه خود پروتئین دیگری را فعال می‌کند که معمولاً یک پروتئین غشایی نزدیک به گیرنده است. سپس پروتئین غشایی فعال شده دیگر پروتئین‌های سیتوپلاسمی را فعال می‌کند، معمولاً پروتئین‌های دیگر را به ترتیب فعال می‌کند. در نهایت، پروتئین نهایی ایجاد و فعال می‌شود که بسته به سیگنال خاص عمل می‌کند.

اغلب، پروتئین نهایی به عنوان یک فاکتور رونویسی عمل می‌کند، به درون هسته می‌رود و باعث می‌شود که ژن‌های خاصی با سرعت بالاتر یا پایین‌تر خوانده شوند.

هر یک از این پروتئین‌های فعال یا حتی گیرنده پروتئین، احتمالاً به دلیل فعال شدن، دچار تغییر ساختاری می‌شوند. این تغییرات ساختاری (یا شکل) اغلب به پروتئین اجازه می‌دهد تا عملکرد خاص خود را انجام دهد.

گیرنده‌های تیروزین کیناز مثال خوبی از این موضوع هستند.

چندین RPTK (پروتئین گیرنده تیروزین کینازها) در سطح سلول وجود دارد، با این حال، هنگامی که یک لیگاند (سیگنال) به یکی از آنها متصل می‌شود، باعث می‌شود که گیرنده با RTPK دیگری در یک فرآیند شناخته شده پیوند متقابل یا دیمریزه شود (دیمریزاسیون زمانی است که دو مولکول از یک نوع به یک واحد تبدیل می‌شوند) که اغلب با گیرنده تیروزین کیناز اتفاق می‌افتد.

عبارت تیروزین کیناز به -ase ختم می‌شود که میدانیم پسوندی است که نشان می‌دهد پروتئینی که در مورد آن صحبت می کنیم یک آنزیم است. این مطمئناً در مورد RPTK ها صدق می‌کند، و هنگامی که آنها دیمر می‌شوند، فعالیت آنزیمی خود را باز می‌کنند. سپس هر عضو دایمر RPTK، مولکولهای فسفات (PO3) را به چندین تیروزین روی RPTK دیگر اضافه می‌کند. این فرآیندی است که به عنوان فسفوریلاسیون متقابل شناخته می‌شود که در آن هر گیرنده تیروزین کیناز در دایمر، عضو دیگر دایمر را فسفریله می‌کند.

اکنون فسفریله شده، هر دو عضو RPTK فعال می‌شوند و آماده هستند تا پروتئین‌های بعدی (اعم از پروتئین‌های غشایی یا پروتئین‌های سیتوپلاسمی) متصل شوند و توسط آنها فعال شوند.

شکل 1. یک نمودار ساده از گیرنده تیروزین کیناز است.
با نگاهی به مثالی از فعال سازی RPTK، متوجه می‌شویم که از اصول کلی انتقال سیگنال پیروی می‌کند. اتصال لیگاند منجر به فعال شدن و تغییر ساختاری (از طریق دیمر شدن) می‌شود که به نوبه خود باعث فعال شدن پروتئین‌های بعدی می‌شود.

نمودار سیگنال‌دهی اتوکرین

ابتدا یک لیگاند از داخل سلول، به درون ماتریکس خارج سلولی (همان مایع خارج سلولی) آزاد می‌شود.
دوم، این لیگاندها که به عنوان عوامل اتوکرین شناخته می‌شوند، روی گیرنده سطح سلولی سلول اتوکرین فرود می آیند و به آن متصل می‌شوند.

یک سلول اتوکرین ممکن است دقیقا همان سلولی باشد که عامل اتوکرین را آزاد می‌کند یا ممکن است یک سلول متفاوت از همان نوع باشد. که به این دلیل است که تمام سلولهای مربوطه گیرنده یکسانی خواهند داشت و بنابراین می‌توانند تحت سیگنال دهی اتوکرین قرار گیرند.

به عنوان مثال، اگر یک سلول اپیتلیال در گلو عامل اتوکرین را آزاد کند، این عامل می‌تواند به سلولی که آن را آزاد کرده یا به هر یک از میلیونها سلول اپیتلیال دیگر گلو متصل شود. هر دوی این موارد سیگنال‌دهی اتوکرین خواهند بود.

سوم اینکه این لیگاندها باعث انتقال سیگنال می‌شوند که در بالا به تفصیل توضیح دادیم.
در نهایت، انتقال سیگنال باعث یک پاسخ سلولی خاص می‌شود.

مثال سیگنال‌دهی اتوکرین

یک مثال جالب از سیگنال دهی اتوکرین در پزشکی و زیست شناسی سلولی در قلب رخ می‌دهد.

به دلیل عوامل خطر مختلفی از جمله سیگار کشیدن، چاقی و سبک زندگی کم تحرک، دریچه‌های قلب می‌تواند سفت و سخت شود. هنگامی که آنها سفت هستند، قلب باید به سختی کار کند و فشارهای بیشتری تولید کند تا دریچه‌ها را وادار به باز و بسته شدن مناسب کند.

مانند هر عضله دیگری، با گذشت زمان، این همه کار سخت باعث بزرگتر شدن قلب و ضخیم شدن عضلات آن می‌شود.

می‌توانید این را با وزنه‌برداری به مدت یک ماه در باشگاه آزمایش کنید و ببینید آن همه سختی کار با بازوهای شما چه می‌کند!

قلب ضخیم چیز خوبی نیست و هایپرتروفی کاردیومیوسیت (اصطلاحی که به معنای بزرگ شدن ماهیچه قلب است) می‌تواند در نهایت منجر به نارسایی قلبی یا حمله قلبی شود. بنابراین مورد خوبی نیست و به طور معمول به سلولها آسیب می‌رساند.

همه اینها چگونه با سیگنال دهی اتوکرین مرتبط است؟ متخصصان قلب (پزشکان قلب) و دانشمندان یک عامل اتوکرین به نام MIF (فاکتور مهار کننده مهاجرت ماکروفاژها) کشف کرده‌اند که در حالت‌های فشار بالا (که همانطور که ذکر کردیم با دریچه‌های آسیب دیده رخ می‌دهد) روی سلولهای قلب تأثیر می‌گذارد.

تصور می‌شود که MIF توانایی قلب برای هایپرتروفی یا رشد عضلانی بیشتر را کاهش می‌دهد، که همانطور که میدانیم احتمال بیماری‌های قلبی بعدی مانند نارسایی قلبی و حملات قلبی را کاهش می‌دهد. بنابراین MIF به عنوان یک عامل اتوکرین محافظ قلب شناخته می‌شود.

مزایای سیگنال‌دهی اتوکرین

مزایای سیگنال‌دهی اتوکرین چیست؟

آنها می‌توانند به تقویت یک سیگنال کمک کنند

اگر چندین سلول اتوکرین در یک ناحیه، همان عامل اتوکرین را آزاد کنند.

آنها می‌توانند به سلولها کمک کنند تا خود را جهت دهی کنند و حضور سلولهای دیگر را در محیط نزدیک خود احساس کنند

سلولهای اتوکرین می‌توانند از سیستم سیگنال دهی اتوکرین به عنوان نوعی سیستم حسی برای تشخیص نوع و مقدار سلولها در محیط خود استفاده کنند.

آنها می‌توانند انتخابی باشند

با سیگنال دهی اتوکرین، تنها سلولهایی که گیرنده‌های مربوطه را دارند به حضور عوامل اتوکرین واکنش نشان می‌دهند.

آنها لزوما انحصاری نیستند

برخی از سیگنالهای اتوکرین نیز در شرایط مناسب به عنوان سیگنالهای پاراکرین عمل می‌کنند.

نمونه‌ای از این مورد در خانواده پروتئین‌های Wnt است.

سیگنال دهی اتوکرین و پاراکرین

همانطور که اشاره کردیم، سیگنالهای اتوکرین و پاراکرین ممکن است همپوشانی داشته باشند. در واقع، اکثر سلولهای بدن ما قادر به سیگنال دهی اتوکرین و پاراکرین هستند و بسیاری از سیگنالها می‌توانند در هر دو مسیر عمل کنند.

سیگنال‌دهی پاراکرین: سیگنالی که توسط یک سلول منتشر می‌شود و روی سلولهای دیگر در مجاورت آن عمل می‌کند.

سیگنالهای پاراکرین و اتوکرین هر دو می‌توانند در فواصل کوتاه عمل کنند و اثرات آنها ممکن است مدت زیادی دوام نیاورد.

مثالهای autocrine signaling	مثالهای paracrine signaling	مثالهای paracrine و autocrine signaling
سلولهای تی: گلبولهای سفید خون که سلولهای آلوده بدن را از بین می برند. آنها سیگنال‌هایی به نام اینترلوکین‌ ترشح می‌کنند که به سلول‌های T متصل می‌شوند، که منجر به تغییراتی در سلول‌های T می‌شود که آنها را به نوع سلولی که می‌خواهند بکشند، اختصاصی‌تر می‌کند.	اکسید نیتریک: اکسید نیتریک توسط سلولهای اندوتلیال آزاد می‌شود که به عنوان مولکولهای سیگنال دهنده عمل می‌کنند و باعث انقباض سلولهای ماهیچه صاف می‌شوند.	:Natriuretic پپتیدهای ANP، BNP و CNP (که NP مخفف پپتیدهای ناتریورتیک است) پروتئین‌هایی هستند که توسط سلولهای قلب در پاسخ به تجمع خون در قلب (معمولاً به دلیل ناتوانی در پمپاژ) تولید می‌شوند. هر سه نشان داده شده که فعالیت پاراکرین و اتوکرین دارند.
سلولهای سرطانی: سلولهای سرطانی مشکل تکثیر بیش از حد و رشد غیر طبیعی دارند. این تا حدی به دلیل سیگنال هایی است که آنها به شکل فاکتورهای رشد منتشر می‌کنند که تقسیم سلولی غیرقابل کنترل را افزایش می‌دهند.	آلرژی: WBC ها در پاسخ به آلرژن‌ها (مولکولهای محرک که به عنوان سیگنال عمل می‌کنند) می‌توانند مولکولهایی را آزاد کنند که باعث برخی از علائم آلرژی مانند گرگرفتگی، خس خس سینه، بثورات پوستی و غیره می‌شود.	عوامل رشد: فاکتورهای رشد مانند FGF هم توانایی پاراکرین و هم توانایی اتوکرین را برای افزایش مواردی مانند تراکم استخوان و توده عضلانی دارند.

سیگنال دهی اتوکرین – نکات کلیدی

سیگنال دهی اتوکرین شکلی از سیگنال‌دهی سلولی است که در آن یک سلول برای خود سیگنالی تولید می‌کند که از طریق انتقال سیگنال منجر به ایجاد یک اثر می‌شود.
برخی از نمونه های سیگنال‌دهی اتوکرین شامل مشخصات سلول T و رشد کنترل نشده سلولهای سرطانی است.
بسیاری از سیگنالها می‌توانند به عنوان سیگنالهای پاراکرین و اتوکرین عمل کنند.
برخی از مزایای سیگنال‌دهی اتوکرین شامل توانایی تقویت سیگنال، توانایی سلول در جهت دهی خود با استفاده از سیگنال و توانایی سلول برای انتخابی بودن از نظر پاسخ به سیگنال می باشد.

تعریف سیگنال دهی اتوکرین چیست؟