細胞信號與通訊
磷酸化級聯(phosphorylation cascade)
/ fos-for-ih-LAY-shun kas-KAYD /
想像一排多米諾骨牌,只不過每一塊都比前一塊大得多。第一塊小小的骨牌很容易被推倒——但它倒下時會撞倒一塊更大的,那塊又撞倒更大的,直到最後一塊大得驚人。最初一個小小的推力,結尾是一場巨大的崩塌。磷酸化級聯就是這樣一排由酵素搭成的、越來越大的多米諾骨牌,一個被開啟的激酶開啟下一個,而每一層都把訊號放大。
磷酸化級聯是一連串蛋白激酶,其中每一個活躍的激酶都對下一個排隊的激酶進行磷酸化——從而把它激活,被激活的那個又激活再下一個。由於每個激酶都是一種酵素,它在自己關閉之前可以磷酸化許多份下一個激酶。於是數量在每一步都成倍增加:一個活躍的激酶激活十個,那十個激活一百個,依此類推。細胞正是這樣把表面一個微弱的訊號,變成深處一個強有力的反應,而且這給了好幾個位置,可以讓訊號被調節、與其他輸入整合、或被關閉。
級聯之所以重要,是因為它們既是細胞的放大器、又是它的決策電路,二者合而為一。區區幾個被激活的受體,最終可以改變數以百萬計的分子;而由於中間有好幾個接力步驟,細胞可以要求不止一個輸入訊號才讓整條鏈發動——這是一種內建的、避免對噪音作出反應的辦法。最著名的例子就是MAP激酶通路。一個常見的誤解是以為步驟越多只意味著訊號越慢;其實這些額外的步驟不是浪費時間的拖延,恰恰是放大、控制和決策發生的地方。
單單一個生長因子結合一個受體,就能透過一條多步驟的激酶級聯,最終激活數以百萬計的分子,並開啟用於細胞分裂的基因。正是這條級聯,使得如此微小的外界訊號能夠重塑整個細胞。
每一步都把訊號放大,於是一個微小的輸入變成一個巨大的輸出。
級聯中的額外步驟不是浪費時間的拖延——它們恰恰是訊號被放大、多個輸入被整合、以及細胞能把整條鏈關閉的地方。
又稱
另見