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從結合到效應:什麼是訊號轉導

藥物分子單純地碰到受體本身並不能起作用,細胞必須把這次接觸翻譯成行動。本指南幫你建立訊息如何跨過細胞膜並在內部被放大的整體圖景。

問題所在:被擋在門外的訊息

大多數藥物分子——以及人體自身的大多數訊號分子——都太大或太親水,無法穿過富含脂質的細胞膜。因此藥物到達時,通常只能從細胞外部傳遞訊息,而細胞真正的工作卻在內部完成。訊號轉導就是把訊息跨過這堵牆、並將其轉化為細胞行為改變的整個過程。

充當翻譯者的是受體:一種蛋白質,一端朝外讀取訊息,另一端朝內付諸行動。當致效劑結合到外側部分時,受體改變形狀,而這一形狀變化就是訊息——此刻已被翻譯成細胞自身的內部語言。

中繼站與放大器

在細胞內部,訊息很少一步到位,而是沿著訊號級聯逐級傳遞:受體 → 中繼蛋白 → 酶 → 小訊息物 → 最終作用。每一步都是放大的機會。一個被激活的受體能開啟許多中繼分子,而每個中繼分子又能生成成百上千個小訊息物。因此寥寥幾個藥物分子就足以重塑整個細胞。

那些把訊息繼續往下傳的小分子、可擴散分子被稱為第二訊息傳遞物——藥物或激素則是「第一」訊息物。最終執行細胞指令的蛋白質(酶、通道或泵)就是效應器。請記住這兩個詞;本系列其餘內容主要就是在講:某個受體用的是哪種訊息物、哪種效應器。

1 agonist molecule
   binds 1 receptor
      activates ~10 relay proteins (G proteins)
         each switches on 1 enzyme
            each enzyme makes ~100s of second messengers
               messengers activate many effectors
=> tiny outside signal becomes a large inside response
級聯放大:小起因,大效應。