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Le cellule comunicano ed interagiscono tra loro grazie al fenomeno della comunicazione cellulare.La comunicazione cellulare è caratterizzata da una serie di processi in grado di regolare le attività di base delle cellule e coordinandone le azioni. Difatti, la capacità di una cellula di interagire con il microambiente circostante è alla base di tutte le principali funzioni cellulari.La comunicazione cellulare si…
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La comunicazione cellulare è caratterizzata da una serie di processi in grado di regolare le attività di base delle cellule e coordinandone le azioni. Difatti, la capacità di una cellula di interagire con il microambiente circostante è alla base di tutte le principali funzioni cellulari.
La comunicazione cellulare si basa sui meccanismi di biosegnalazione ovvero una serie di processi molecolari utilizzati dalle cellule per comunicare. Una volta ricevuto il segnale extracellulare, la cellula converte tale informazione in una modificazione chimica grazie a specifici recettori, fino a scatenare una risposta cellulare.
Le strutture e, quindi, le cellule del nostro organismo, sono continuamente in stretta comunicazione tra loro. Per far ciò esistono molteplici messaggeri chimici che viaggiano da cellula a cellula interagendo con specifiche strutture cellulari dette recettori in grado di trasferire il segnale all'interno della cellula.
Per biosegnalazione si intende una serie di processi molecolari utilizzati dalle cellule per comunicare e che sono alla base dei meccanismi di comunicazione cellulare. L'intero processo può essere riassunto brevemente in questi passi principali:
Un recettore, in biochimica, è rappresentato da una proteina transmembrana o intracellulare in grado di legarsi con una molecola specifica definita ligando. Tale interazione causa un cambiamento conformazionale nel recettore determinando una risposta cellulare.
L'intero processo che traduce l'informazione portata dal messaggero extracellulare in cambiamenti intracellulari viene definito trasduzione del segnale.
Come descritto in precedenza, le molecole segnale rappresentano una componente fondamentale del sistema di comunicazione cellulare. Queste molecole sono extracellulari e sono secrete (prodotte e rilasciate nell'ambiente extracellulare) da altre cellule o dalla cellula bersaglio stessa. Esse possono agire quindi sulla cellula stessa, a brevi e a lunghe distanze.
Le molecole segnale o messaggeri chimici conosciute ad oggi, sono migliaia e vengono divise in due categorie principali:
Le molecole segnale idrosolubili comprendono ad esempio i neurotrasmettitori e la maggior parte degli ormoni. I messaggeri liposolubili comprendono ad esempio gli ormoni steroidei.
Ciascuna cellula riceve e interagisce con specifiche tipologie di molecole segnale in base ai recettori presenti sulla sua superficie o nel citoplasma. Ciò è determinato dalla specializzazione della cellula e contraddistingue anche la risposta al segnale.
Come accennato le molecole segnale possono essere secrete da diverse cellule, inclusa la cellula bersaglio stessa e possono agire in diversi modi. La cellula bersaglio può infatti corrispondere con la cellula che ha rilasciato la molecola segnale, mentre in altri casi le molecole segnale possono consegnare il messaggio chimico in cellule molto distanti tra loro.
In generale, possono essere descritte quattro possibili vie di comunicazione cellulare:
I neuroni utilizzano una strategia di comunicazione diversa, che consiste nella produzione di potenziali d'azione in grado di decorrere lungo i loro assoni fino a raggiungere le sinapsi dove sono immagazzinati i neurotrasmettitori, che una volta rilasciati saranno in grado di legarsi a loro volta con la struttura bersaglio scatenando una risposta cellulare.
E' stato descritto in precedenza, in breve, il significato ed il ruolo di alcune proteine in grado di legarsi con specifiche molecole segnale (ligandi) definite recettori e coinvolte nei meccanismi di segnalazione cellulare. Hai potuto apprendere anche che ogni cellula esprime sulla sua superficie specifici recettori, contribuendo a determinare le interazioni con molecole segnale e la specializzazione della cellula stessa.
Di seguito verranno descritte più nel dettaglio le caratteristiche dei recettori più comuni.
Il messaggio chimico consegnato dalle molecole segnale ai recettori passa spesso attraverso l'azione di secondi messaggeri e/o proteine di segnalazione intracellulare. Spesso accoppiate ai recettori, i messaggeri secondari sono piccole molecole, come enzimi o proteine G, in grado di amplificare il segnale derivante dall'interazione tra ligando e recettore. In poche parole esse rappresentano una cassa di risonanza per diffondere il segnale all'interno della cellula e consentire la sua propagazione fino al bersaglio o i bersagli finali.
Esistono due principi attraverso il quale i meccanismi di segnalazione vengono regolati:
I principali recettori coinvolti nella comunicazione cellulare sono recettori transmembrana o intracellulari.
Le proteine G sono solitamente associate ai recettori e funzionano come collegamento tra il recettore e altre proteine, definite effettrici (ad esempio enzimi).
Le cascate di trasduzione cellulare sono rappresentate dai diversi passi, partendo dall'interazione del messaggero chimico con il recettore fino alla consegna del messaggio finale all'interno della cellula, scatenando una risposta cellulare.
Le tirosin-chinasi sono enzimi in grado di regolare processi cellulari fosforilando residui di tirosina presenti in specifici recettori cellulari.
Le chinasi sono enzimi appartenenti alle transferasi, in grado di catalizzare reazioni di fosforilazione.
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