מולקולות איתות

מולקולות איתות הן תרכובות כימיות המשמשות להעברת מידע בין תאים (תקשורת בין-תאית) או בתוך התא עצמו (תקשורת תוך-תאית) ביצורים רב-תאיים, חד-תאיים ואפילו בין אורגניזמים שונים (כגון חישת מניין בבקטריות).

מולקולות אלה מופרשות על ידי תא שולח, נעות בתוך האורגניזם או בין פרטים, ונקשרות לקולטנים בתאי מטרה. מולקולות אלו הן הבסיס למנגנוני הוויסות הביולוגיים, המאפשרים ליצור להגיב לשינויים בסביבתו, לתאם צמיחה, התמיינות, מטבוליזם ותגובה חיסונית. מולקולות איתות פועלות לרוב כליגנדים הנקשרים לקולטנים ספציפיים, והן קיימות לרוב בריכוזים נמוכים (פחות מ- $M 1 0^{- 8}$ ) בעוד הקולטנים נקשרים אליהן באפיניות גבוהה ( $K_{d} < 1 0^{- 8} M$ ).

מנגנון הפעולה

תהליך העברת האות מתבצע בדרך כלל בשלושה שלבים עיקריים:

קליטה - מולקולת האיתות (הנקראת גם ליגנד) נקשרת לחלבון מטרה ספציפי הנקרא קולטן. הקולטן יכול להימצא על קרום התא (רוב הקולטנים) או בתוך הציטופלזמה (רצפטורים ציטוזולים, בעיקר עבור מולקולות הידרופוביות כגון סטרואידים).^[1]

התמרה (Transduction) - הקישור גורם לשינוי מבני בקולטן, המפעיל שרשרת של אירועים ביוכימיים בתוך התא. שלב זה כולל לרוב מעבר של האות דרך "שליחים משניים" (second messengers), כגון cAMP או יוני סידן (מסיסים במים, נעים בציטוזול) או דיאצילגליצרול (מסיס בשומן, קשור לקרומים). שליחים אלה מופקים בכמויות גדולות כתגובה להפעלת הקולטן ומפיצים את האות באופן מקומי בתא.

תגובה - השלב הסופי שבו התא משנה את פעילותו, למשל על ידי שינוי בביטוי גנים, הפעלת אנזימים או שינוי במבנה השלד התאי.

סיווג המולקולות

ניתן לסווג את מולקולות האיתות לפי המרחק שהן עוברות מהתא המפריש ועד לתא המטרה:

איתות אנדוקריני: מולקולות (הורמונים) המופרשות לזרם הדם ופועלות על תאי מטרה מרוחקים.
איתות פאראקריני: מולקולות המשפיעות על תאים סמוכים לתא המפריש (למשל, גורמי צמיחה).
איתות אוטוקריני (אנ'): המולקולה נקשרת לקולטנים על פני התא שהפריש אותה עצמו.
איתות סינפטי: אופייני למערכת העצבים, שבו מוליך עצבי עובר מרחק קצר מאוד בסינפסה.
איתות יוקסטקריני (אנ'): איתות המועבר במגע ישיר בלבד.^[2]

מולקולות האיתות מגוונות מאוד מבחינה כימית וכוללות:

הורמונים - חומרים המיוצרים בבלוטות אנדוקריניות. הם יכולים להיות חלבונים (כמו אינסולין), פפטידים או סטרואידים (כמו קורטיזול וטסטוסטרון).
מוליכים עצביים (נוירוטרנסמיטרים) - מולקולות קטנות המעבירות אותות בין תאי עצב (כמו אצטילכולין, דופמין וסרוטונין).
ציטוקינים - חלבונים קטנים המשמשים בעיקר את מערכת החיסון לצורך תיאום התגובה הדלקתית והגנה מפני פתוגנים.
גזים - מולקולות קטנות ופשוטות כמו תחמוצת החנקן, המסוגלות לפעפע דרך קרומי התאים ולגרום להרפיית שרירים חלקים בכלי הדם.
פרומונים - מולקולות המשמשות לתקשורת בין פרטים מאותו מין, בעיקר בחרקים ובצמחים.^[3]

חשיבות ביולוגית ורפואית

שיבושים במנגנוני האיתות המולקולריים עומדים בבסיסן של מחלות רבות. לדוגמה, סרטן נגרם לעיתים קרובות כתוצאה מתקלות במסלולי איתות המורים לתא להתחלק ללא בקרה. הבנת המבנה והתפקוד של מולקולות אלו חיונית לפיתוח תרופות, שכן רבות מהתרופות המודרניות פועלות כמעכבות או כמפעילות של קולטנים ספציפיים.

ראו גם

מעבר אותות
קולטן
שליח שניוני

לקריאה נוספת

Lodish, H., et al. (2021). Molecular Cell Biology (9th ed.). W. H. Freeman. Chapter 15, pp. 661-720.
Alberts, B., et al. (2022). Molecular Biology of the Cell (7th ed.). W.W. Norton & Company. Chapter on Cell Signaling.
Krauss, G. (2008). Biochemistry of Signal Transduction and Regulation. Wiley-VCH.
Sassone-Corsi, P. (2012). "The Cyclic AMP Pathway". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 4(12).

הערות שוליים

↑ Cooper, G.M. (2000). The Cell: A Molecular Approach (2nd ed.). Sinauer Associates. Chapter 13, Signaling Molecules and Their Receptors.
↑ Gilbert, S.F. (2000). Developmental Biology (6th ed.). Sinauer Associates.
↑ Miller, M.B., & Bassler, B.L. (2001). "Quorum sensing in bacteria". Annual Review of Microbiology, 55(1): 165–199.

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

מולקולות איתות43144051Q1993433

[Cooper2000-1] Cooper, G.M. (2000). The Cell: A Molecular Approach (2nd ed.). Sinauer Associates. Chapter 13, Signaling Molecules and Their Receptors.

[Gilbert2000-2] Gilbert, S.F. (2000). Developmental Biology (6th ed.). Sinauer Associates.

[3] Miller, M.B., & Bassler, B.L. (2001). "Quorum sensing in bacteria". Annual Review of Microbiology, 55(1): 165–199.

[1]

[2]

[3]