7.14 : Types of Signaling Molecules

多細胞生物では、多くの分子が細胞間でシグナルを伝達して情報を渡しています。これらのシグナルは複雑性が異なり、低分子ペプチド、ヌクレオチド、ステロイド、脂肪酸誘導体、一酸化窒素などの溶存ガスが含まれます。一部のシグナル伝達分子は、原形質膜を介して拡散し、隣接する細胞間で局所的に作用したり、長距離を移動したりします。他の細胞は細胞表面に付着したままで、接触したときにのみ他の細胞に情報を伝達します。場合によっては、膜貫通シグナル伝達タンパク質の細胞外ドメインを放出するために、タンパク質分解性切断などの特別な処理が必要になることがあります。例えば、ペプチドおよびタンパク質シグナルは、粗面小胞体において不活性なプレプロペプチドとして合成され、酵素的切断によりプロペプチドに変換され、さらにゴルジ装置で処理されてから、エキソサイトーシスに向けられた輸送小胞において酵素的に活性化される。

原形質膜の非極性領域を通過できない水溶性シグナルまたは親水性シグナル、または膜を通過するには大きすぎる分子は、細胞表面受容体の細胞外ドメインに結合します。細胞表面受容体に結合する分子のグループは多様です。それらは主に、未修飾のアミノ酸、誘導体に修飾されたアミノ酸、またはペプチドやタンパク質に組み込まれたアミノ酸で構成されています。例えば、グルタミン酸やGABAなどの神経伝達物質は、ニューロンによって合成・小胞に蓄積され、エキソサイトーシスによって放出されるアミノ酸シグナルです。別の神経伝達物質であるドーパミンは、チロシンに由来します。

イオン、特にカルシウムは、筋肉の収縮、遺伝子転写、アポトーシスなどの重要な細胞プロセスを制御します。それらは、ギャップ結合を介した直接的な細胞内コミュニケーションに関与しているか、細胞内シグナル伝達経路のセカンドメッセンジャーとして機能している可能性があります。一酸化窒素は、平滑筋の弛緩における役割で知られるガス状のシグナル伝達分子であり、原形質膜を直接横切って拡散します。心臓病の治療に使用される薬ニトログリセリンは、一酸化窒素の放出を引き起こします。これにより、血管が拡張し、心臓への血流が回復します。