В течение последних двух десятилетий молекулярные биологи и генетики деконструировали внутриклеточные сигнальные пути в отдельных клетках, обнаруживая большое количество "перекрестных помех" между ключевыми сигнальными путями. Представляет интерес ответ на вопрос : являются ли «перекрестные помехи» биологически значимыми или просто шумом в экспериментальной системе.
Трансдукция сигнала - это процесс, посредством которого внешний или внутренний стимул активирует рецептор, который, в свою очередь, устанавливает путь амплификации, изменяющий внутриклеточную физиологию.Стимулом может быть небольшая молекула, белок или даже фотон, в то время как измененные ответы часто представляют собой изменения в экспрессии генов (от нескольких до тысяч генов) или негеномные ответы (например, изменения концентрации внутриклеточного кальция) . После открытия молекулярных компонентов ключевых сигнальных путей, контролирующих рост и развитие растений и животных, в настоящее время общепринято, что ответ на конкретный сигнал не является результатом единого линейного сигнального пути, а скорее отражает интеграцию пути, и может происходить на нескольких уровнях. С появлением системной биологии повсеместно стали использоваться такие термины , как : «перекрестные помехи», «сеть» и «петли обратной связи».
Концепция "перекрестных помех" ( crosstalk) нашла много толкований среди ученых. Crosstalk описываетcя, как интеграция сигналов от нескольких входов в сети реагирования и как она влияет на общий биологический выход. Вероятно, "перекрестные помехи" существуют между двумя путями, когда удовлетворяются оба следующих критерия: (1) Комбинаторный сигнал от обоих путей должен давать ответ, отличный от того, который запускается каждым отдельным путем; и (2) два пути должны быть связаны прямо или косвенно.
Когда конкретные компоненты сигнализации совместно используются двумя или более путями сигнализации, "перекрестные помехи" являются прямыми. "Перекрестные помехи" также могут считаться прямыми, когда компоненты одного пути модифицируются непосредственно ферментами, действующими в других сигнальных путях. Исследователи полагают, что общих компонентов пути недостаточно для заключения о том, что два пути пересекаются друг с другом. В более слабом определении этого термина ученые использовали "перекрестные помехи" для описания косвенных эффектов, которые один сигнальный путь может оказывать на другой сигнальный путь. Косвенные "перекрестные помехи" были использованы для обозначения последовательного действия различных сигнальных путей, особенно, когда действие первого пути необходимо для наблюдения за активностью второго пути. Примером этого является случай, когда транскрипционный фактор, действующий на первом пути, связывает промоторы генов, участвующих в биосинтезе, деградации, транспорте или чувствительности ко второму гормону или лиганду. Иногда "перекрестные помехи" использовались для определения ответа (например, транскрипции) на два разных сигнала, которые сходятся на промоторах совместно регулируемых генов; однако, поскольку нет никаких взаимодействий между двумя сигнальными путями, может быть более целесообразно использовать разные термины. Стоит оставить термин термин «взаимный антагонизм», чтобы описать противоположные эффекты двух сигнальных путей при интеграции в промотор гена.
Перекрестные помехи (прямые и непрямые), взаимный антагонизм, совместная регуляция, а также петли положительной и отрицательной обратной связи распространены в сигнальных путях. Более того, единственный путь может контролироваться белками-модификаторами, иногда приводящими к синергизму, иногда к антагонизму - в зависимости от клеточной линии, дизайна эксперимента и рассматриваемого целевого гена.
Сигналы и механизмы передачи сигналов, с помощью которых основные пути роста и развития работают в определенных типах клеток, в настоящее время известны. Однако только недавно мы стали осознавать степень интеграции этих путей друг с другом и другими путями передачи сигналов внутри клеток. Еще меньше известно о том, как рост координируется между клетками внутри органов, и как дифференциальный рост нескольких органов формирует "план тела" растений и животных. Ученые полагались на «снимки» фенотипов, а не пытались моделировать динамические изменения, которые происходят в подмножествах клеток во время сложных процессов, таких как рост. Это объясняет количество противоречивых сообщений о перекрестных помехах, обнаруженных в литературе.
Добавить комментарий