信号分子

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细胞外[编辑]

在一定条件下,细胞外的化学信号能引发细胞的定向移动。这些信号有些时候是底质表面上一些难溶物质,有些时候则是可溶物质。信号分子有很多,可以是肽,代谢产物,细胞壁或是细胞膜的残片,但是作用方式却是一样的,就是与细胞膜表面上的受体结合,启动细胞内信号,完成一系列的反应,去激活或抑制肌动蛋白结合蛋白的活性,最终改变细胞骨架的状态。可溶物质通常不是均匀溶解在溶剂中,而是靠近源的区域浓度高,远离源的区域浓度低,形成所谓的“浓度梯度”。细胞膜上的受体可感受到那些被称为化学趋向吸引物(chemotactic attractant),并且逆着它们的浓度梯度去追根寻源。某些信号分子甚至会影响细胞移行的速度,这些信号分子则被称为化学趋向剂(chemokinetic agent)。细胞这种因化学分子改变自己移动的行为,被称为化学趋向性。例如盘基网柄菌Dictyostelium discoideum)会逆着cAMP浓度梯度的运动。白血球也会受到一些细菌分泌的三化学物质f-Met-Leu-Phe(N-甲酰蛋-亮-苯丙氨酸)吸引而往细菌移动,发挥其免疫功能。而在胚胎发生中的神经嵴细胞则并非靠浓度梯度,而是路标物质识别其去向(请见下文“路标信号”一节)。

但是细胞外基质中也存在着一些蛋白,如硫酸软骨蛋白多糖(chondroitin sulfate proteoglycan)会与神经细胞的粘着蛋白起作用,对细胞迁移形成阻滞。它会抑制脊髓损伤患者神经损伤区域新突触的相连与再生[1][2]

细胞内[编辑]

插图2:胞内信号分子的作用网络。详情请见文章内相应章节。

细胞外信号种类繁多,但是当它们与细胞膜上受体结合之后,作用的途径却只有有限的几种。而与细胞迁移有关的信号传导过程如下:信号分子结合到膜上受体,或者是激活与受体偶联的蛋白质—大G蛋白,或者先是激活受体酪氨酸激酶,再激活下游的小G蛋白Ras。G蛋白是一个很大的家族,包括Rho,Rac,Ras等小家族,它们在细胞中扮演着信号传导开关的角色。当它们与GDP结合时,呈现失活状态。在鸟嘌呤交换因子(英文:Guanin exchange factor,简称GEF)的帮助下,G蛋白脱离GDP并与GTP结合,进入激活状态。G蛋白的GTP会被GTP酶激活蛋白(英文GTPase-activating proteins,简称GAP)水解,并释放出其中的能量,让G蛋白行使其功能。就是说,G蛋白通过这一GTP/GDP循环在激活/失活状态中回旋,传递信号。当G蛋白被激活后,它下游的多种分子会被激活。从插图1中可见,这些下游分子本身会形成网络,相互制约,或者是相辅相承。它们调控着细胞迁移中各个方面。它们作用的详细情况请见文章中的相应章节。

而致癌物质也可以通过这些信号传导通路发挥其负面作用,如强烈致癌物质佛波酯(Phorbol ester)。佛波酯会不可逆地激活细胞的RasGRP3/4,以激活Ras,Ras会再激活蛋白激酶C(Protein kinase C,PKC)。后者是调节细胞分裂和分化的酶。它被佛波酯不正常的激活,有可能对癌症的产生起促进作用。研究还发现,佛波酯对黑素瘤(melanoma)细胞转移到部有促进作用[3]。而细菌者,如志贺氏菌会在宿主胞膜上打洞,向细胞质注入效应蛋白质,激活宿主Rac和Cdc42,调整细胞的微丝网络,以使自己顺利进入宿主内。

參考文獻[编辑]