If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Bağlandığınız bilgisayar bir web filtresi kullanıyorsa, *.kastatic.org ve *.kasandbox.org adreslerinin engellerini kaldırmayı unutmayın.

Ana içerik

Bir Sinyale Verilen Cevap

Hücreler bir sinyale verdikleri cevap ile davranışlarını pek çok farklı şekilde değiştirebilirler.

Genel bakış: Hücresel cevap

Hücre sinyal yolakları, sinyaller (ligandlar) ve reseptörler çok çeşitlilik gösterirler. Bunun yanı sıra, bağlanma hücre içinde gerçekleşen sinyal iletim yolakları (en basit ve kısa yolaklardan en uzun ve karmaşık yolaklara kadar) üzerinde bir çığ etkisi oluşturabilir.
Bütün bu farklılıklara rağmen sinyal yolaklarının ortak bir noktası vardır: bir çeşit hücresel cevap oluşturmak, bir başka deyişle gönderen hücreden giden bir sinyalle reseptör hücrenin belli bir şekilde değişmesini sağlamak.
Bazı durumlarda bir hücre tepkisinin hem moleküler hem de makroskopik (büyük ölçekli ya da gözle görülebilir) bir seviyede gerçekleştiğini söyleyebiliriz.
  • Moleküler seviyede, bazı genlerin kopyalanmasının veya belli enzimlerin etkinliğinin artması gibi değişiklikler gözlemleyebiliriz.
  • Makroskopik seviyede ise, hücre büyümesi veya hücre ölümü gibi gibi, hücrenin dışa dönük davranışlarında ya da görünümünde meydana gelen ve moleküler değişikliklerden kaynaklanan değişiklikler gözlemleyebiliriz.
Bu makalede hem "mikro" hem de "makro" seviyelerde gerçekleşen sinyallere verilen hücresel cevap örneklerine yer vereceğiz.

Gen ifadesi

Sinyal yolaklarının çoğu gen ifadesindeki bir değişikliği de içine alan hücresel bir cevaba neden olur. Hücreler bir gen bilgisinden faydalanarak genellikle protein gibi işlevsel bir ürün oluşturur ve bu sürece gen ifadesi adı verilir. Gen ifadesinin iki temel adımı vardır: trankripsiyon (kopyalama-kalıt yazımı) ve translasyon (kalıt okuma).
  • Transkripsiyon, bir genin DNA dizisinin RNA transkriptini (kopyası) oluşturur.
  • Translasyon, RNA'dan bilgi okur ve bu bilgiyi protein oluşturmak için kullanır.
Sinyal yolakları, bir hücrede üretilen belli bir proteinin miktarını değiştirmek için bu adımlardan birini veya her ikisini de hedef alabilir.

Örnek: Büyüme faktörü sinyali

Sinyal iletimi makalesinde yer alan büyüme faktörü sinyal yolağını, sinyal yolaklarının transkripsiyonu ve translasyonu nasıl değiştirdiğini görmek için örnek olarak kullanabiliriz.
Bu büyüme faktörünün fosforlanma (moleküllere fosfat eklenmesi) gerektiren bir sinyal aşamasıyla harekete geçirdiği çeşitli hedefleri vardır. Bazı yolaklar, belli genlerin transkripsiyonunu arttıran ya da azaltan proteinler olan transkripsiyon faktörlerini hedef alır. Büyüme faktörü sinyalinde ise genlerin hücre büyümesine veya hücre bölünmesine neden olan etkileri vardır1. Hedeflenen bir transkripsiyon faktörü c-Myc adı verilen ve aşırı etkin olduğu yani hücre bölünmesine "fazla" tetiklediği durumlarda kansere yol açan bir proteindir2,3.
Büyüme faktörü yolakları, gen ifadesini translasyon seviyesinde de etkileyebilirler. Örneğin, hedef aldığı moleküllerden biri, MNK1 adı verilen bir translasyon regülatörüdür. Aktif MNK1, özellikle de kendi üzerlerine katlanarak, normalde translasyonu engelleyen firketeye benzeyen yapılar oluşturan belirli mRNA'lar için mRNA translasyon hızını arttırır. Hücre bölünmesi ve hücrelerin hayatta kalması açısından önemli birçok genin, firkete yapısı oluşturan mRNA'ları vardır ve MNK1 bu genlerin daha fazla ifade edilmesini sağlayarak hücre büyümesi ve bölünmesini arttırmaktadır4,5.
Ne c-Myc ne de MNK1'in, büyüme faktörü yolağındaki "son cevap verici" olmadığına dikkatinizi çekmek isteriz. Bu regüle edici faktörler ve bunlara benzeyen diğerleri, yukarıdaki şemada turuncu baloncuklar olarak temsil edilen farklı proteinlerin üretimini engeller ya da teşvik ederek, hücre büyümesi ve bölünmesi süreçlerine doğrudan dahil olurlar.

Hücresel metabolizma

Bazı sinyal iletim yolakları, metabolik bir cevaba sebep olur. Bu cevapta, hücredeki metabolik enzimlerin etkinlikleri artar ya da azalır. Bu sürecin nasıl işlediğini anlamak için kas hücrelerindeki adrenalin sinyal iletimini ele alabiliriz. Epinefrin olarak da bilinen adrenalin, adrenal (böbrek üstü) bezler tarafından üretilen ve vücudu kısa vadeli acil durumlar için hazırlayan bir hormondur. Bir yarışma ya da sınav öncesi kaygılı olmamız, adrenal bezlerimizin epinefrin pompalamakta olduğunu gösterir.
Epinefrin bir kas hücresindeki reseptöre (bir G proteinine bağlı reseptör çeşidi) bağlandığında, ikinci haberci molekülü siklik AMp (cAMP) üretimine sebep olan bir transdüksiyon kaskadını tetikler. Bu kaskad, iki metabolik enzimin fosforlanmasına (bir başka deyişle, enzime fosfat grubu eklenmesine) ve şeklinin değişmesine sebep olur.
Enzimlerin ilki glikojen fosforilazdır (GP). Bu enzim, glikojenin glikoza parçalanmasını sağlar. Glikojen, glikozun depolanabilir bir formudur ve vücudun enerjiye ihtiyacı olduğunda, parçalanması gerekir. Fosforlanma glikojen fosforilazı aktive eder ve sonucunda da çokça glikoz molekülü açığa çıkar.
Fosforlanan ikinci enzim ise glikojen sentazdır (GS). Bu enzim, glikojen yapımında kullanılır ve fosforlanma bu enzimin etkinliğini inhibe eder. Bu enzimin inhibe olması, glikojenin parçalanması gerektiği durumlarda, yeni glikojen moleküllerinin oluşturulmamasını sağlar.
Bir kas hücresi, bu enzimlerin yaptığı regülasyon aracılığı ile oldukça hızlı bir şekilde kendisini bir glikoz havuzunda bulur. Glikoz, kas hücresinin ani bir adrenalin akını yani "savaş ya da kaç" durumunda kullanması için hazır hale gelir.

Hücre sinyal iletiminin geniş kapsamlı etkileri

Yukarıda ele aldığımız cevapların hepsi, moleküler düzeyde gerçekleşirler. Ancak bir sinyal iletim yolağı, moleküler bu cevapları (ya da bir dizi moleküler cevabı) daha geniş kapsamlı bir sonuç elde etme amacı ile tetiklemektedir.
Örnek vermek gerekirse, büyüme faktörü sinyal yolakları, c-Myc transkripsiyon faktörünün ve MNK1 translasyon regülatörünün aktive edilmesi gibi farklı moleküler değişimlere sebep olarak, daha geniş kapsamlı hücre çoğalması (büyümesi ve bölünmesi) cevaplarını teşvik ederler. Benzer şekilde, epinefrin de, glikojen fosforilazın etkinliğini tetikleyerek, kas hücrelerinin ani tepkiler verebilmeleri için glikojenin parçalanmasını sağlarlar.
Sinyal iletiminin diğer önemli geniş kapsamlı sonuçları arasında hücre göçü, hücrenin kimliğinin değişmesi ve apoptoz (programlanmış hücre ölümü) da bulunur.

Örnek: Apoptoz

Bir hücre hasar gördüğünde, kendisine ihtiyaç kalmadığında ya da organizmaya potansiyel zarar verecek durumda olduğunda, programlanmış bir şekilde ölebilir ya da apoptoz geçirebilir. Apoptoz, bir hücrenin kontrollü bir şekilde ölmesini sağlayarak, hücrenin içinde yer alan potansiyel olarak zararlı moleküllerin açığa çıkmasını engeller.
Hasar görmüş DNA'nın tetikledikleri gibi iç sinyaller ya da hücrenin dışından gelen sinyaller apoptoza sebebiyet verebilir. Örnek olarak, birçok hayvan hücresinin, protein ve karbonhidratlardan oluşan destekleyici bir ağ olan hücre dışı matris ile temas içinde olan reseptörleri bulunmaktadır. Bir hücre bu matristen uzaklaştığında, bu reseptörler aracılığı ile uygulanan sinyal iletimi durur ve hücre apoptoza uğrar. Hücrelerin vücuda dağılarak, kontrol dışı çoğalmalarını engelleyen bu sistem, kanserde işlememekte ve kanser hücreleri de bu sayede vücudun farklı yerlerine dağılmakta yani metastaz gerçekleşmektedir).
Apoptoz, embriyolojik gelişim açısından da son derece önemlidir. Örneğin, omurgalıların erken gelişim aşamalarında, daha sonradan el ve ayak parmakları olarak ortaya çıkacak olan yapılar arasında doku gelişimi vardır. Normal gelişim sırasında el ve ayak parmaklarının olması gerektiği gibi gelişebilmesi için istenmeyen bu hücrelerin ortadan kaldırılması gerekir. Bir hücre sinyal iletimi, bu durumda apoptozu tetikler ve gelişmekte olan uzuvlar arasındaki hücreler bu şekilde ortadan kaldırılmış olur.
15 günlük bir farenin ayağının bu kısmında, ayak parmakları arasındaki doku görülmekte. Bu doku, farenin doğumundan önce, apoptoz ile ortadan kaldırılacak. Görsel hakları: "Response to the signal: FIgure 2," OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Michal Mañas'ın çalışmalarından uyarlanmıştır.

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Henüz gönderi yok.
İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.