Minden élőlény számára fontos, hogy érzékelje a külvilág egyes paramétereit, pl. pH és ozmotikus viszonyokat, fény és oxigén mennyiségét, hormonokat és neurotranszmittereket. Érkező jelre megfelelő választ ad az azt érzékelő sejt - válasz nélkül nem lenne jelentősége a jel érzékelésének sem. Jel sejtválasszá, valamilyen kémiai folyamattá konvertált - ez az információ átalakítási mód a jelátvitel, vagy szignáltranszdukció.
Elsődleges hírvivők: kémiai anyagok, jellemezhetők molekulatömegükkel, oldékonyságukkal - ez a két tényező határozza meg, hogy sejtfelszíni vagy sejtplazmai receptoruk van. Kis méretű, lipidoldékony anyagok: receptoruk intracelluláris (lásd előző előadások).
Csoportosítás:
Plazmamembrán receptor szerkezet:
Jelátvivő pályák konvergenciája, általános felépítése néhány példán:
Gs fehérje - adenilát-cikláz enzimaktivitás nő, cAMP PKA-t aktivál, fehérjefoszforiláció történik. Gq - PLC - IP3, DAG - Ca2+ függő kináz, PKC aktiváció, fehérje foszforilációja. Citokin receptorok - JAK - fehérjefoszforiláció. GCR - guanilcikláz - cGMP szint nő - G-kináz aktiváció, fehérjefoszforiláció. Fehérjefoszforiláció biológiai választ eredményez.
Egyre nagyobb koncentrációban, nagyobb sebességgel történik aktiváció - jel folyamatosan erősödik, mellette pozitív feedback mechanizmusok működhetnek. Pl. cAMP jelpálya: ligandkötés - G fehérje aktiváció - adenilát-cikláz aktiváció - sok cAMP előállítása (nagyságrendű növekedés), PKA aktiváció számos szubsztrátot aktiválhat foszforilációval.
Inzulin: 10 nmol a vérben - vércukor koncentrációban millimólos nagyságrendű változást eredményez.
Reverzibilis és irreverzibilis lehetőség
Irreverzibilis: γ-karboxiláció (véralvadás, Gla fehérjék létrehozása, ezek degradálódni tudnak csupán), limitált proteolízis (pl. tripszinogén - tripszin átalakulás, enzimaktivitás csak degradációval szűnik meg), ubikvitináció (szintén fehérje pusztulásához vezet).
Reverzibilis: foszforiláció, mirisztiláció, acetiláció, palmitiláció, ADP-riboziláció - gyakrabban fordulnak elő, mint az irreverzibilis módosítások.
Protein kinázok: kb. 550 féle, kapcsolt reakcióban ATP gamma foszfátját építi át a fehérjébe, foszfoprotein foszfatázok vízzel hidrolizálják a foszfátkötést, szabad foszfát, jel lecseng. Csoportosításuk - aminosav oldalláncok alapján:
Enzimek: jellegzetes doménekből állnak, melyek egyrészt jellemzőek az adott enzimcsaládra, illetve vannak univerzálisabb domének is, melyek gyakran előfordulnak különböző családokban is, jellegezets funkcióval, pl. SH2-SH3 domének
SH3 domén: 5 db béta-redő jellemző rá, hurkok kötik össze, prolinban gazdag fehérjékkel tud asszociálni. (Prolin: iminosav - sem alfa hélix, sem béta redő nem jellemző, speciálisabb szerkezet, ezt ismeri fel az SH3 domén)
SH2 domén: foszfotirozin oldalláncokhoz köt. Ilyen doménekkel rendelkező, enzimaktivitással nem feltétlenül rendelkező fehérjék kapcsolófehérjeként funkcionálhatnak, komplexeket hozhatnak létre.
PH domén: plextrin homológ domén (α hélixek+β redők+hurkok), IP3 kötésére alkalmas
pl. PL-C γ, egyes protein kinázok tartalmazzák. Egyes jelpályák bekapcsolódása hatására a PH doménnel rendelkező enzimek kikötődhetnek a membránhoz. (Fehérje-lipid interakció lehetősége)
Fehérjék ált. típusai: