Tự học Tiếng Anh chuyên ngành sinh học thông qua dịch tài liệu.

[Ho Huu Tho]

#22.3
Extracellular signaling molecules exert their effects on a cell by binding to cellular receptors. In some cases these are inside the cell, and the signaling molecule must pass through the membrane to bind with the receptor. In most cases, however, the receptor spans the plasma membrane and the signal remains outside the cell. A membrane receptor is ideally positioned to sense signals on the outside and transmit them to the cell’s interior. The binding of a signaling molecule to its receptor activates the receptor, setting off a chain of events, much like a row of falling dominoes, called a signal transduction cascade. Activation of the receptor transmits the signal (but not the signaling molecule) to the first in a series of enzymes inside the cell, which in turn activates others, until the ultimate enzyme (or enzymes) is reached that causes the final response.

The different kinds of signal transduction pathways that exist are discussed below, followed by a more detailed description of a few of those that are the best understood, and that are ubiquitous throughout the animal kingdom.

Các phân tử tín hiệu ngoại bào phát huy tác động của chúng đối với một tế bào bằng cách gắn lên thụ cảm thể của tế bào. Trong một số trường hợp thì những thụ cảm thể này ở trong tế bào và phân tử tín hiệu phải vượt qua màng để gắn với thụ cảm thể. Tuy nhiên, trong đa số trường hợp thụ cảm thể xuyên qua màng tế bào chất và tín hiệu ở ngoài tế bào. Thụ cảm thể ở màng được sắp xếp một cách lý tưởng để cảm nhận các tín hiệu bên ngoài và truyền chúng vào bên trong tế bào. Phân tử tín hiệu gắn vào thụ cảm thể của nó sẽ hoạt hóa thụ cảm thể, rồi khởi động một chuỗi các sự kiện, rất giống với một dãy các quân cờ đôminô bị đổ, gọi là dây chuyền truyền tin. Sự hoạt hóa của thụ cảm thể sẽ truyền tín hiệu (nhưng không truyền phân tử tín hiệu) tới enzym đầu tiên của một chuỗi các enzym trong tế bào, đến lượt nó lại hoạt hóa các enzym khác cho tới khi đến enzym (hoặc các enzym) cuối cùng để gây ra đáp ứng sau cùng.

Các loại con đường của dòng tín hiệu khác nhau được thảo luận sau đây, tiếp theo là sự mô tả chi tiết hơn về một số loại được hiểu tường tận nhất và là những loại phổ biến trong giới động vật.

 

[Ho Huu Tho]

#22.4
Modes of Signaling
The different signaling pathways in multicellular organisms are often divided into three categories: endocrine, paracrine, and autocrine signaling. In endocrine signaling, a signaling molecule, called a hormone, acts on a cell located at a distance from where it was synthesized. An example of this is stimulation of glucose uptake by insulin. Insulin is a hormone produced by the beta cells in the pancreas and is secreted into the bloodstream, from where it can act on many different cells, even those located far from the pancreas.

 

[Ho Huu Tho]

#22.4
Modes of Signaling
The different signaling pathways in multicellular organisms are often divided into three categories: endocrine, paracrine, and autocrine signaling. In endocrine signaling, a signaling molecule, called a hormone, acts on a cell located at a distance from where it was synthesized. An example of this is stimulation of glucose uptake by insulin. Insulin is a hormone produced by the beta cells in the pancreas and is secreted into the bloodstream, from where it can act on many different cells, even those located far from the pancreas.

Phương thức truyền tin
Các con đường truyền tin khác nhau trong sinh vật đa bào thường được chia thành 3 nhóm: truyền tin nội tiết, truyền tin cận tiết và truyền tin tự tiết. Ở nhóm truyền tin nội tiết, phân tử tín hiệu, có tên là hoóc môn, tác động lên tế bào ở cách xa nơi hoóc môn được tổng hợp. Một ví dụ của nhóm truyền tin này là hoạt động kích thích sự hấp thu glucose bởi insulin. Insulin là hormon được sản xuất bởi tế bào beta của tuyến tụy và được bài tiết vào dòng máu, từ đây nó có thể tác động lên nhiều tế bào khác nhau, ngay cả những tế bào ở cách xa tuyến tụy.

 

[Ho Huu Tho]

#22.5
Paracrine signaling refers to signaling between neighboring cells. Paracrine signaling is common during development, where a cell’s fate is determined by interactions with its neighbors. In addition, the passing of nerve impulses between nerve cells is an example of paracrine signaling: neurotransmitters secreted by a nerve cell into a synapse (the space between two nerve cells) bind receptors located on the neighboring nerve cell, thus transmitting an impulse.

 

[Ho Huu Tho]

#22.5
Paracrine signaling refers to signaling between neighboring cells. Paracrine signaling is common during development, where a cell’s fate is determined by interactions with its neighbors. In addition, the passing of nerve impulses between nerve cells is an example of paracrine signaling: neurotransmitters secreted by a nerve cell into a synapse (the space between two nerve cells) bind receptors located on the neighboring nerve cell, thus transmitting an impulse.

Truyền tin cận tiết là phương thức truyền tin giữa các tế bào cạnh nhau. Truyền tin cận tiết có tính phổ biến trong quá trình phát triển, trong quá trình này số phận của một tế bào được xác định bởi sự tương tác với các tế bào bên cạnh. Ngoài ra, sự truyền dẫn xung thần kinh giữa các tế bào thần kinh là một ví dụ về tín hiệu cận tiết: chất trung gian dẫn truyền thần kinh được tế bào thần kinh bài tiết vào xi náp (không gian giữa hai tế bào thần kinh) để gắn vào thụ cảm thể trên tế bào thần kinh lân cận, nhờ đó xung thần kinh được truyền đi.

 

[Ho Huu Tho]

#22.6
In autocrine signaling, a cell responds to stimulants it produces. An example of this occurs during the immune response. The T cells of the immune system help destroy harmful invaders, and upon detecting their presence they produce and secrete growth factors to which they themselves respond. The result is an increase in their numbers, and an ensuing increase in the magnitude of the defensive response. Whether a cell responds to a signal, and how it responds, is determined by the set of receptors it has and the transduction pathways it has in place when it receives the signal. Much of the development is based on using these differences in receptors and pathways.

 

[Ho Huu Tho]

#22.6
In autocrine signaling, a cell responds to stimulants it produces. An example of this occurs during the immune response. The T cells of the immune system help destroy harmful invaders, and upon detecting their presence they produce and secrete growth factors to which they themselves respond. The result is an increase in their numbers, and an ensuing increase in the magnitude of the defensive response. Whether a cell responds to a signal, and how it responds, is determined by the set of receptors it has and the transduction pathways it has in place when it receives the signal. Much of the development is based on using these differences in receptors and pathways.

Với truyền tin tự tiết, tế bào đáp ứng lại các yếu tố kích thích do chính nó tạo ra. Một ví dụ về nhóm truyền tin này xảy ra trong quá trình đáp ứng miễn dịch. Các tế bào T của hệ thống miễn dịch giúp phá hủy các tác nhân xâm nhập có hại. Khi phát hiện thấy sự xâm nhập của chúng thì các tế bào T sản xuất và bài tiết các yếu tố phát triển để gây ra đáp ứng của chính các tế bào T. Kết quả là làm tăng số lượng tế bào T và hệ quả là tăng mức độ của đáp ứng miễn dịch. Một tế bào có đáp ứng với một tín hiệu nào đó hay không và cách thức mà nó đáp ứng được xác định bởi tập hợp các thụ cảm thể của nó và các con đường của dòng tín hiệu mà nó có tại thời điểm nó nhận tín hiệu. Nhiều quá trình phát triển dựa vào việc sử dụng sự khác nhau này của các thụ cảm thể và các con đường truyền tin.

 

[Ho Huu Tho]

#22.7
The kinds of signaling molecules that exist are almost as varied as the types of proteins that exist in an organism. As would be expected, many are proteins, but many, such as neurotransmitters and steroid hormones, are nonprotein molecules, and still others, such as nitrous oxide and carbon monoxide, are gaseous. The types of receptors to which they bind are varied in structure and possess a variety of enzymatic activities, however, they are all protein in nature.

 

[Ho Huu Tho]

#22.7
The kinds of signaling molecules that exist are almost as varied as the types of proteins that exist in an organism. As would be expected, many are proteins, but many, such as neurotransmitters and steroid hormones, are nonprotein molecules, and still others, such as nitrous oxide and carbon monoxide, are gaseous. The types of receptors to which they bind are varied in structure and possess a variety of enzymatic activities, however, they are all protein in nature.

Các loại phân tử tín hiệu tồn tại trong thực tế cũng đa dạng gần như các protein tồn tại trong cơ thể. Phần nhiều trong số đó là các protein như suy luận, nhưng nhiều phân tử tín hiệu chẳng hạn như các chất trung gian dẫn truyền thần kinh và các hoóc môn steroid là các phân tử không phải protein, thậm chí một số khác chẳng hạn như oxit nitơ và các bon mono oxit là các chất khí. Các loại thụ cảm thể mà chúng gắn vào đa dạng về cấu trúc và hoạt tính enzym, tuy nhiên về bản chất chúng đều là các protein.

Để tiện theo dõi, mời các bạn xem mục lục của topic
<!--EndFragment-->

 

[Ho Huu Tho]

#22.8
The Logic of Complex Pathways
The three signaling pathways described below may seem overly complex. Why not have much simpler relay systems, say, involving just a cell surface receptor spanning the plasma membrane and a direct effector, such as a metabolic enzyme or a transcription factor? The answer may lie in the flexibility that such complex pathways afford. Having many different components in a pathway gives the cell many points at which to stimulate or inhibit the pathway, or the opportunity to use the components in different ways (see the mating pathway in yeast, for example). In addition, the relay system allows for amplification of the signal at each step. Thus, for example, the binding of a single molecule to a cell surface receptor may activate one hundred G-proteins, each of which may then activate one hundred kinase molecules and so on. Thanks to this type of amplification the cell can be made sensitive to even very low concentrations of extracellular stimulants.

Để tiện theo dõi, mời các bạn xem Trang chủ của topic
<!--EndFragment-->

 

[Ho Huu Tho]

#22.8
The Logic of Complex Pathways
The three signaling pathways described below may seem overly complex. Why not have much simpler relay systems, say, involving just a cell surface receptor spanning the plasma membrane and a direct effector, such as a metabolic enzyme or a transcription factor? The answer may lie in the flexibility that such complex pathways afford. Having many different components in a pathway gives the cell many points at which to stimulate or inhibit the pathway, or the opportunity to use the components in different ways (see the mating pathway in yeast, for example). In addition, the relay system allows for amplification of the signal at each step. Thus, for example, the binding of a single molecule to a cell surface receptor may activate one hundred G-proteins, each of which may then activate one hundred kinase molecules and so on. Thanks to this type of amplification the cell can be made sensitive to even very low concentrations of extracellular stimulants.

Ba con đường truyền tin được mô tả sau đây có vẻ phức tạp thái quá. Một người có thể hỏi là tại sao không phải là một hệ thống truyền tin đơn giản hơn nhiều, chỉ bao gồm các thụ cảm thể trên bề mặt tế bào xuyên qua màng tế bào chất và một bộ phận đáp ứng trực tiếp, chẳng hạn như enzym chuyển hóa hay yếu tố phiên mã? Câu trả lời có thể nằm ở chỗ khả năng linh hoạt mà các con đường phức tạp như vậy có thể tạo ra. Với nhiều thành tố trong một con đường thì tế bào sẽ có nhiều điểm để kích thích hay ức chế con đường đó hay có nhiều cơ hội để sử dụng các thành tố theo các cách khác nhau (ví dụ: xem con đường cặp đôi ở nấm men). Thêm vào đó, hệ thống truyền tin cho phép sự khuếch đại tín hiệu ở từng bước. Bởi vậy, chẳng hạn như một phân tử đơn lẻ gắn vào thụ cảm thể trên bề mặt tế bào có thể hoạt hóa một trăm phân tử protein G, mà sau đó mỗi phân tử này lại có thể hoạt hóa một trăm phân tử kinase và cứ như vậy. Nhờ kiểu khuếch đại này mà tế bào có thể trở nên nhạy cảm với các kích thích ngoại bào thậm chí với nồng độ rất nhỏ.

 

[Ho Huu Tho]

#22.9
Also, each of these pathways has been shaped over millions, or perhaps billions, of years of evolution. The features and functions of each pathway have been modified many times during evolution, with new levels of control added on top of older systems. The result is not necessarily the most efficient (although it may be in some cases), but it was what worked and was chosen by natural selection.

 

[Ho Huu Tho]

#22.9
Also, each of these pathways has been shaped over millions, or perhaps billions, of years of evolution. The features and functions of each pathway have been modified many times during evolution, with new levels of control added on top of older systems. The result is not necessarily the most efficient (although it may be in some cases), but it was what worked and was chosen by natural selection.

Ngoài ra, mỗi con đường truyền tin này đã được định hình qua hàng triệu, hoặc có thể là hàng tỉ năm tiến hóa. Các đặc điểm và chức năng của mỗi con đường đã được chỉnh sửa nhiều lần trong quá trình tiến hóa với các mức độ điều hòa mới được bổ sung vào các hệ thống trước đó. Con đường truyền tin mới thu được không nhất thiết là có tính hiệu quả cao nhất (mặc dù điều này có thể đúng trong một số trường hợp), nhưng nó là con đường đã hoạt động và đã được lựa chọn bởi chọn lọc tự nhiên.

 

[Ho Huu Tho]

#22.10
Stimulation of Glucose Production by Epinephrine: A Cyclic AMP-Dependent Pathway
Upon anticipation of muscular activity, such as when a fearsome predator appears in one’s vicinity, the hormone epinephrine (also called adrenaline), is released into the bloodstream by the adrenal medulla. At the surface of its target cells (muscle cells, and to a lesser extent, liver cells) it binds to a receptor called the beta-adrenergic receptor. The beta-adrenergic receptor spans the plasma membrane. The intracellular portion of the receptor is bound to a member of the G-protein class of proteins. In the absence of epinephrine, the G-protein is bound by GDP and is inactive, but binding of the hormone to its receptor induces the exchange of GDP for GTP.

 

[Ho Huu Tho]

#22.10
Stimulation of Glucose Production by Epinephrine: A Cyclic AMP-Dependent Pathway
Upon anticipation of muscular activity, such as when a fearsome predator appears in one’s vicinity, the hormone epinephrine (also called adrenaline), is released into the bloodstream by the adrenal medulla. At the surface of its target cells (muscle cells, and to a lesser extent, liver cells) it binds to a receptor called the beta-adrenergic receptor. The beta-adrenergic receptor spans the plasma membrane. The intracellular portion of the receptor is bound to a member of the G-protein class of proteins. In the absence of epinephrine, the G-protein is bound by GDP and is inactive, but binding of the hormone to its receptor induces the exchange of GDP for GTP.

Kích thích sự tổng hợp glucose bởi Epinephrin: con đường phụ thuộc AMP vòng
Khi lường trước hoạt động của cơ, chẳng hạn như khi một con thú săn mồi xuất hiện trong vùng lân cận của một cá thể, thì hoóc môn epinephrine (còn được gọi là adrenalin) được giải phóng vào dòng máu bởi tuyến tủy thượng thận. Tại màng của các tế bào đích (các tế bào cơ và ở mức độ ít hơn là các tế bào gan), nó gắn vào thụ cảm thể có tên gọi là thụ cảm thể beta-adrenergic. Thụ cảm thể beta-adrenergic xuyên qua màng tế bào chất. Phần nội bào của thụ cảm thể gắn với một thành viên của lớp protein G. Khi không có epinephrin thì protein G gắn với GDP và ở trạng thái bất hoạt, nhưng khi thụ cảm thể gắn với hoóc môn thì làm tăng cường sự hoán đổi GDP bằng GTP.

 

[Ho Huu Tho]

#22.11
Through a series of steps, this activates an enzyme located in the plasma membrane called adenylate cyclase. Adenylate cyclase converts adenosine triphosphate (ATP), a ubiquitous molecule in the cell, into cyclic AMP (cAMP). cAMP is called a second messenger because it mediates the effects of the first messenger, the original inducer, which in this case is epinephrine. cAMP then activates an enzyme called protein kinase A (PKA), which activates another enzyme that stimulates the breakdown of glycogen into glucose, the cell’s primary energy source.

Stimulated by a different enzyme, PKA acts to inhibit the incorporation of glucose into glycogen, which is the cell’s energy storage molecule. Thus, by this two-pronged approach, PKA keeps the cell’s usable pool of energy at a maximum during epinephrine stimulation.

 

[Ho Huu Tho]

#22.11
Through a series of steps, this activates an enzyme located in the plasma membrane called adenylate cyclase. Adenylate cyclase converts adenosine triphosphate (ATP), a ubiquitous molecule in the cell, into cyclic AMP (cAMP). cAMP is called a second messenger because it mediates the effects of the first messenger, the original inducer, which in this case is epinephrine. cAMP then activates an enzyme called protein kinase A (PKA), which activates another enzyme that stimulates the breakdown of glycogen into glucose, the cell’s primary energy source.

Stimulated by a different enzyme, PKA acts to inhibit the incorporation of glucose into glycogen, which is the cell’s energy storage molecule. Thus, by this two-pronged approach, PKA keeps the cell’s usable pool of energy at a maximum during epinephrine stimulation.

Qua một loạt các bước, điều này sẽ hoạt hóa một enzym ở màng tế bào có tên là adenylate cyclase. Adenylate cyclase chuyển adenosin tri phốt phát (ATP), một phân tử phổ biến trong tế bào, thành AMP vòng (cAMP). cAMP được gọi là yếu tố truyền tin thứ cấp vì nó giúp truyền hiệu ứng của yếu tố truyền tin sơ cấp, là yếu tố kích thích ban đầu, mà trong trường hợp này là epinephrin. Sau đó, cAMP hoạt hóa một enzym có tên là proteinase A (PKA), là enzym hoạt hoá một enzym khác để kích hoạt sự phá vỡ glycogen thành glucose, là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu của tế bào.

Bị kích hoạt bởi một enzym khác, PKA ức chế tạo thành glycogen do sự kết hợp của glucose, glycogen là phân tử dự trữ năng lượng của tế bào. Bởi thế, với phương thức hai gọng kìm này mà PKA duy trì nguồn năng lương có thể huy động của tế bào ở mức tối đa khi bị kích hoạt bởi epinephrin.

 

[Ho Huu Tho]

#22.12
The Yeast Mating Pathway: A Map Kinase-Dependent Pathway
The yeast S. cerevisiae can be one of two mating types, called a and alpha, and when the two mating types encounter one another they can mate (or fuse), and subsequently give rise to offspring. Each mating type secretes its own mating factor (or mating pheromone), a small molecule that can be detected by receptors on the surface of cells of the opposite mating type. When an a cell detects alpha-factor in its vicinity, a variety of physiological changes occur (such as growth toward the alpha cell) that prepare it to undergo mating.

 

[Ho Huu Tho]

#22.12
The Yeast Mating Pathway: A Map Kinase-Dependent Pathway
The yeast S. cerevisiae can be one of two mating types, called a and alpha, and when the two mating types encounter one another they can mate (or fuse), and subsequently give rise to offspring. Each mating type secretes its own mating factor (or mating pheromone), a small molecule that can be detected by receptors on the surface of cells of the opposite mating type. When an a cell detects alpha-factor in its vicinity, a variety of physiological changes occur (such as growth toward the alpha cell) that prepare it to undergo mating.

Con đường cặp đôi ở nấm men: Một con đường phụ thuộc Map kinase
Nấm men S. cerevisiae có thể là một trong hai loại giới tính có tên gọi là a và alpha và khi hai loại giới tính gặp nhau thì chúng có thể cặp đôi (hay hòa vào nhau) và kết quả là hình thành cá thể con. Mỗi loại giới tính bài tiết yếu tố giới tính riêng (hay chất thu hút giới tính), là một phân tử nhỏ có thể được phát hiện bởi các thụ cảm thể trên bề mặt tế bào của loại giới tính đối lập. Khi tế bào a phát hiện thấy yếu tố alpha trong khu vực lân cận của nó, một loạt các biến đổi sinh lý xảy ra (chẳng hạn như phát triển về phía tế bào alpha) nhằm chuẩn bị cho nó tiến hành cặp đôi.

Để tiện theo dõi, mời các bạn xem Trang chủ của topic
<!--EndFragment-->

 

[Ho Huu Tho]

#22.13
The alpha-factor receptor, like the beta-adrenergic receptor described previously, is coupled to a trimeric G-protein. In this case, however, the next member of the pathway is a kinase called Ste20 (for sterile 20). Ste20 then stimulates a Map kinase (mitogen activated protein kinase) cascade, which is a group of three kinases that are activated sequentially. Each of the three kinases in the cascade of the mating pathway phosphorylates the next. Finally, the last one phosphorylates and thereby activates a transcription factor called Ste12, which activates a set of genes whose products prepare the cell for mating.

Để tiện theo dõi, mời các bạn xem Trang chủ của topic
<!--EndFragment-->