分子訊號與調控網絡

第二信使(second messenger)

當一名跑者精疲力竭地衝到接力區時,他不會自己去跑下一棒——而是把接力棒交給一位精力充沛的隊友,由隊友把消息帶下去。在細胞裡,外面的配體是第一信使;它抵達表面,卻止步於門口。它遞出的那根接力棒,是一個在細胞內部製造或釋放出來的小分子,這個分子就是第二信使。它在膜上接過訊號,把它飛速帶向細胞深處。

第二信使是一種小而移動迅速的胞內分子,受體一被活化,它的濃度就驟升(或驟降),它的任務是把那個訊號同時散布給許多標靶。經典的第二信使有:環腺苷酸(cAMP),由腺苷酸環化酶以ATP為原料製造;鈣離子(Ca2+),從內部的儲庫中突然釋放出來;以及IP3和DAG這一對,二者都是從一種膜脂上切下來的。用小分子當接力棒的妙處有二。其一是放大:一個被活化的酶能製造出成千上萬個cAMP分子,於是外面一個微小的訊號變成了裡面一個響亮的訊號。其二是觸及範圍:因為分子小且可擴散,它能漫灌整個細胞,同時打開幾十個等候著的標靶蛋白,而不是一個蛋白一個蛋白地傳話。為了把訊號關掉,細胞會迅速銷毀或泵走這個信使——例如一種叫磷酸二酯酶的酶會把cAMP切碎。

第二信使之所以重要,是因為它們把細胞的音量旋鈕和廣播系統合二為一。它們解釋了為什麼一縷微弱的激素氣息能產生強烈而協調的應答,以及為什麼截然不同的表面受體會匯聚到同一小撮內部訊號上——這正是路徑彼此交談(crosstalk)的部分原因。它們也與藥物相關:咖啡因起效,部分靠的是減慢cAMP的分解;而威而鋼起效,靠的是阻斷一種銷毀相關信使環鳥苷酸(cGMP)的磷酸二酯酶。每當你看到一個小分子,其驟然升高把訊號帶向內部時,你看到的就是第二信使。

當腎上腺素擊中一個肝細胞時,它的GPCR會讓細胞產生一陣環腺苷酸的迸發。這一個第二信使便散開來,活化一連串把儲存的肝醣分解成葡萄糖的酶。這樣,外面一個激素分子就變成了釋放出來的數百萬個葡萄糖分子——這正是第二信使所成就的放大。

cAMP作為第二信使:外面一個激素變成裡面一片活動的洪流——這是訊息傳遞自帶的放大器。

鈣也是一種第二信使,但它從不被製造或銷毀——只是被搬動。細胞把細胞質裡的鈣保持在極低水平,靠短暫地放一股鈣湧入來發訊號,隨後再把它泵出去。

又稱
intracellular messenger胞内信使细胞内信使