Second messengers

Second messengers are small, non-protein, in water soluble molecules jsou malé. They are called second, because the first messenger is a signal molecule, which binds to the receptor protein. They are involved in transfering signal in pathways starting by G-protein receptors as well as in pathways starting by enzyme-linked receptors. They are made from easily accesible substrates and have a short half life. Second messengers include cAMP, kalcium cations, cGMP, inositol-1,4,5-trisphospate, diacylglycerol, fosfatidylinositol-3,4,5-trisphosphate and more. Except for calcium cations, second messengers are synthesised by specific enzymes after stimulation of membrane receptors. Afterwards seccond messengers activate proteinkinases, which phosphorylate aminoacids serine or threonine in various intracellular proteins. Phosphorylation changes activity of these proteins in means of activation or inhibition. Activity of second messengers is limited and they are degradated by different enzymes.

thumb | right | 170 px | cAMP

Cyclic adenosinmonophosphate (cAMP)
Cyclic AMP is made from ATP by enzyme adenylatecyclase, which is binded to cytoplasmatic membrane and activated through G-protein after binding of singnal molecule to it's memrbane receptor. je tvořen z ATP enzymem adenylátcyklázou, která je zakotvena v cytoplazmatické membráně a aktivuje se přes G-protein po vazbě signální molekuly na membránový receptor. cAMP pak přenáší signál z cytoplazmatické membrány k metabolickým pochodům v cytoplazmě. Přenosová molekula následující cAMP je obvykle proteinkináza A (cAMP-dependentní proteinkináza), která fosforyluje další proteiny. PKA-regulované proteiny se podílejí například na řízení metabolismu sacharidů a lipidů, transportu vody a iontů v ledvinách atd. cAMP nepřetrvává v buňce dlouho a je přeměněn fosfodiesterázou na AMP (adenosinmonofosfát).

thumb | right | 170 px | cGMP

Cyclic guanosinmonophosphate (cGMP)
Vzniká obdobně jako cAMP, tj. je tvořen enzymem guanylátcyklázou z GTP. Guanylátcyklázová aktivita je aktivována např. atriovým natriuretickým peptidem (ANP). cGMP aktivuje proteinkinázu G (cGMP-dependentní proteinkinázu), která fosforyluje cílové proteiny. Signální transdukci zahrnující cGMP využívají např. tyčinky v oční sítnici nebo buňky hladké svaloviny kavernózních těles penisu.

Druzí poslové odvození z fosfatidylinositol-4,5-bisfosfátu
thumb | right | 350 px | Fosfatidylinositolová dráha Fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát (PIP2, též PtdIns(4,5)P2) je fosfolipid nacházející se v cytoplazmatické membráně. Z fosfatidylinositol-4,5-bisfosfátu mohou být syntetizováni druzí poslové, kteří ovlivňují 2 odlišné proteinkinázy.

Fosfatidylinositol-3,4,5-trisfosfát
Fosfatidylinositol-3,4,5-trisfosfát (PIP3, též PtdIns(3,4,5)P3) je syntetizován fosforylací PIP2 enzymem fosfatidylinositol-3-kinasou (PI3K). Zůstává vázán ve vnitřním listu cytoplazmatické membrány a zde aktivuje fosfatidylinositol-dependentní kinasu 1 (PDK1), která fosforyluje (a tím aktivuje) proteinkinázu B. Proteinkináza B (PKB, též nazývaná AKT) fosforyluje proteiny regulující proliferaci, buněčný cyklus a apoptózu.

Diacylglycerol a inositol-1,4,5-trisfosfát
Signální molekula se naváže na receptor, a to vede k aktivaci enzymu fosfolipázy C, který štěpí fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát na 1,2-diacylglycerol (DAG) a inositol-1,4,5-trisfosfát (IP3, též Ins(1,4,5)P3). Oba jsou druhými posly. IP3 difunduje cytosolem, naváže se na kalciový kanál v endoplazmatickém retikulu a tím ho otevírá. Kalciové kationty se uvolňují z endoplazmatického retikula a zvyšují hladinu Ca2+ v cytosolu. DAG zůstává zanořený v cytoplazmatické membráně. DAG a kalciové ionty společně aktivují proteinkinázu C, která následně fosforyluje proteiny asociované s cytoskeletem a tím ovlivňuje kontrakci, migraci a sekreci v buňkách.

Calcium cations
Ca2+ je častější sekundární posel než cAMP. Zvyšování koncentrace Ca2+ způsobuje kontrakci svalové buňky nebo sekreci určitých látek. Buňky stále obsahují určité množství Ca2+, ale extracelulární hladina je daleko vyšší než intracelulární. Intracelulární hladina se zvyšuje otevřením kalciových kanálů v endoplazmatickém retikulu, které je způsobené navázáním IP3 na tyto kanály. Kalciové kationty by se mohly považovat za třetí posly. Kalciové kationty aktivují další proteiny buď přímo nebo pomocí kalmodulinu, proteinu vázajícího Ca2+. Kalmodulin s navázanými kalciovými ionty aktivuje CaM-kinázy, které fosforylují další proteiny.

Související články

 * Buněčná signalizace
 * Hormony
 * G-protein
 * Insulin