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从结合到效应:什么是信号转导

药物分子单纯地碰到受体本身并不能起作用,细胞必须把这次接触翻译成行动。本指南帮你建立信息如何跨过细胞膜并在内部被放大的整体图景。

问题所在:被挡在门外的信息

大多数药物分子——以及人体自身的大多数信号分子——都太大或太亲水,无法穿过富含脂质的细胞膜。因此药物到达时,通常只能从细胞外部传递信息,而细胞真正的工作却在内部完成。信号转导就是把信息跨过这堵墙、并将其转化为细胞行为改变的整个过程。

充当翻译者的是受体:一种蛋白质,一端朝外读取信息,另一端朝内付诸行动。当激动剂结合到外侧部分时,受体改变形状,而这一形状变化就是信息——此刻已被翻译成细胞自身的内部语言。

中继站与放大器

在细胞内部,信息很少一步到位,而是沿着信号级联逐级传递:受体 → 中继蛋白 → 酶 → 小信使 → 最终作用。每一步都是放大的机会。一个被激活的受体能开启许多中继分子,而每个中继分子又能生成成百上千个小信使。因此寥寥几个药物分子就足以重塑整个细胞。

那些把信息继续往下传的小分子、可扩散分子被称为第二信使——药物或激素则是"第一"信使。最终执行细胞指令的蛋白质(酶、通道或泵)就是效应器。请记住这两个词;本系列其余内容主要就是在讲:某个受体用的是哪种信使、哪种效应器。

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
级联放大:小起因,大效应。