Trasduzione del segnale

Una trasduzione del segnale in biologia è un meccanismo cellulare. Esso converte uno stimolo in una risposta nella cellula. Ci sono due fasi in questo processo:

  1. Una molecola di segnalazione si attacca ad una proteina recettore sulla membrana cellulare.
  2. Un secondo messaggero trasmette il segnale nella cella, e un cambiamento avviene nella cella.

Quindi, la trasduzione del segnale inizia con un segnale ad un recettore cellulare, e finisce con un cambio di funzione cellulare. In entrambi i passaggi, il segnale può essere amplificato. Così, una molecola di segnalazione può causare molte risposte.

I recettori sono nella membrana cellulare, con parte del recettore all'esterno e parte all'interno della cellula.  Il segnale chimico si lega alla parte esterna del recettore, cambiando la sua forma. Questo provoca un altro segnale all'interno della cella.  Alcuni messaggeri chimici, come il testosterone, possono passare attraverso la membrana cellulare, e si legano direttamente ai recettori nel citoplasma o nucleo.

A volte c'è una cascata di segnali all'interno della cella. Ad ogni passo della cascata il segnale può essere amplificato, per cui un piccolo segnale può dare una grande risposta. Alla fine, il segnale crea un cambiamento nella cellula, sia nell'espressione del DNA nel nucleo che nell'attività degli enzimi nel citoplasma.

Il più delle volte sono coinvolte sequenze ordinate di reazioni biochimiche all'interno della cellula. Queste sono effettuate da enzimi e collegate attraverso secondi messaggeri. Si produce così un "secondo percorso di messaggeri". Queste cose di solito accadono rapidamente, a volte molto rapidamente. Possono durare da millisecondi (nel caso del flusso ionico) a giorni per l'espressione genica.

Il numero di proteine e di altre molecole che partecipano aumenta durante il processo. Si sviluppa quindi una 'cascata di segnali' e uno stimolo relativamente piccolo può causare una risposta di grandi dimensioni.

Nei batteri e in altri organismi monocellulari, il processo di trasduzione di una cellula limita il numero di modi in cui essa può rispondere al suo ambiente. Negli organismi multicellulari, molti processi di trasduzione di segnali diversi sono utilizzati per coordinare il comportamento delle singole cellule. In questo modo si organizza la funzione dell'organismo nel suo insieme. Più complesso è l'organismo, più complesso deve essere il repertorio dei processi di trasduzione dei segnali che l'organismo deve possedere.

Così, il rilevamento sia dell'ambiente esterno che di quello interno a livello cellulare, si basa sulla trasduzione del segnale. Molti processi di malattia come il diabete, le malattie cardiache, l'autoimmunità e il cancro derivano da difetti nei percorsi di trasduzione del segnale. Questo evidenzia l'importanza critica della trasduzione del segnale per la biologia e la medicina.

Questi sistemi di comunicazione tra le cellule sono estremamente antichi e si trovano in tutti i metazoi.

Reazioni esterne e reazioni interne per la trasduzione del segnaleZoom
Reazioni esterne e reazioni interne per la trasduzione del segnale

Percorsi di trasduzione del segnaleZoom
Percorsi di trasduzione del segnale

Mostra l'intera gamma di percorsi di trasduzione del segnaleZoom
Mostra l'intera gamma di percorsi di trasduzione del segnale

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Domande e risposte

D: Che cos'è la trasduzione del segnale?


R: La trasduzione del segnale è un meccanismo cellulare che converte uno stimolo in una risposta nella cellula.

D: Quali sono le due fasi della trasduzione del segnale?


R: Le due fasi della trasduzione del segnale sono (1) quando una molecola di segnalazione si attacca a una proteina recettore sulla membrana cellulare e (2) quando un secondo messaggero trasmette il segnale nella cellula, provocando un cambiamento nella cellula.

D: Come possono essere amplificati i segnali durante una delle due fasi della trasduzione del segnale?


R: I segnali possono essere amplificati durante una delle due fasi della trasduzione del segnale, in quanto una molecola di segnalazione provoca molte risposte.

D: Dove si trovano i recettori nelle cellule?


R: I recettori sono situati nella membrana cellulare, con una parte del recettore all'esterno e una parte all'interno della cellula.

D: Come funziona la segnalazione chimica all'interno delle cellule?


R: La segnalazione chimica funziona all'interno delle cellule legandosi ai recettori sulla parte esterna della membrana, che provocano un altro segnale all'interno della cellula. In alcuni casi, ci può essere una cascata di segnali all'interno della cellula che amplifica i piccoli segnali in grandi risposte. Alla fine, questo crea cambiamenti nell'espressione genica o nell'attività enzimatica all'interno delle cellule.

D: In che modo questi processi avvengono di solito rapidamente?


R: Questi processi di solito avvengono rapidamente perché possono durare da millisecondi (nei casi di flusso ionico) a giorni per l'espressione genica.

D: Perché è importante capire come funziona la trasduzione del segnale?


R: È importante capire come funziona la trasduzione del segnale, perché molti processi patologici come il diabete, le malattie cardiache, l'autoimmunità e il cancro derivano da difetti in questi percorsi. Inoltre, la comprensione di questi sistemi aiuta a coordinare il comportamento delle singole cellule, in modo che gli organismi possano funzionare come unità intere.

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