معلومة

أمثلة محددة لمسار الإشارة باستخدام منطقتي "OR" و "AND"؟

أمثلة محددة لمسار الإشارة باستخدام منطقتي


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد قرأت هنا أن "قد تكون هناك حاجة لإشارات من مسارين مختلفين لتنشيط الاستجابة ، والتي تشبه "AND" المنطقية. بدلاً من ذلك ، قد يؤدي أي من المسارين إلى نفس الاستجابة ، والتي تشبه "OR" المنطقي. لكن لم يذكر أي مثال. أريد أن أعرف بعض الأمثلة المحددة التي تستخدم فيها إشارات الخلية OR المنطقية و المنطقية AND. سيكون موضع تقدير أي مراجع.


هناك الآلاف من الأمثلة ، وهنا أذكر القليل منها.

1) تفعيل البلاعم. هذه حالة معقدة حيث تعمل العديد من البروتينات كـ AND / OR. الورقة التالية تصور مخططًا لطيفًا يساعد على فهم الدائرة.

https://bmcsystbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1752-0509-2-36

2) أوبر لاك الذي يتبع المنطق:

إذا كان الجلوكوز المنخفض واللاكتوز: صريح (جينات_لاك) إذا (جلوكوز مرتفع أو جلوكوز منخفض) و لا_لاكتوز: يمنع (جينات اللاكوز) إذا كان الجلوكوز مرتفعًا ولاكوتز: صريح_at_low_level (جينات لاك)

https://en.wikipedia.org/wiki/Lac_operon

https://en.wikipedia.org/wiki/Synthetic_biological_circuit

3) مسارات الفسفرة والتواجد. على سبيل المثال،

... غالبًا ما تتم فسفرة البروتينات التي يتم تحضيرها من خلال الفسفرة بواسطة بروتين كيناز واحد بطريقة معالجة على الجانب N-terminal من فوسفات التحضير بواسطة GSK3 في سلسلة من Ser / Thr متباعدة بثلاثة مخلفات ، مع مجموعة الفوسفات التي تنظم نشاط البروتين (على سبيل المثال ، سينسيز الجليكوجين ، بيتا-كاتينين). إذا تم فسفرة الموقعين بواسطة كينازات بروتين مختلفة ، فيمكن أن يوفر هذا من حيث المبدأ منطقيًا و بوابة في استجابة المصب.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1097276507007988

4) مسارات إشارات الناقل العصبي. الشكل 2 من الورقة التالية

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022519306003675

يصف المنطق المنطقي الذي يؤكد مسار الإشارة

ينشط Tyrosine hydroxylase نفسه في هذا النموذج. هناك بوابة "AND NOT" بين التيروزين هيدروكسيلاز و COMT لتنشيط الدوبامين لأن التيروزين هيدروكسيلاز وليس COMT ينشط الدوبامين ...

… ينشط adenylate cyclase بواسطة مستقبل الدوبامين 1 وليس عن طريق مستقبل الدوبامين 2 ، والذي تم تمثيله بواسطة بوابة "AND NOT" بين عقد الإدخال.

يتم تنشيط DARPP32 بواسطة بروتين كيناز أ ، وليس بواسطة الكالسينيورين ، لذلك ينشط بروتين كيناز أ "وليس" الكالسينيورين DARPP.

DARPP32 يثبط بروتين الفوسفاتيز 1 ، والذي يمثله بوابة "NOT" من DARPP32 لبروتين الفوسفاتيز 1 ... يحتاج تنشيط مستقبل الجلوتامات إلى وجود كل من بروتين كيناز A و ligand ، وبالتالي ، فإن الجلوتامات ، بوابة "AND" بين بروتين كيناز A والغلوتامات ، "وليس" بروتين فوسفاتيز 1 ...

هنا رابط قاعدة بيانات بوابات المنطق البيولوجي الطبيعي والاصطناعي وهنا المقالة التي تعرض قاعدة البيانات

في الختام ، أود أن أسلط الضوء على هذا العمل على هندسة الترانزستور البيولوجي.


رسم تخطيطي قائم على المنطق لمسارات الإشارة المركزية لتنشيط البلاعم

يتم تنظيم الاستجابة الخلوية المعقدة والمرنة لمسببات الأمراض من خلال تفاعل الإشارات المتعددة والمسارات الأيضية. تمت دراسة التنظيم الجزيئي لهذه الاستجابة بتفصيل كبير ولكن الرسوم البيانية الشاملة وغير الغامضة التي تصف هذه الأحداث غير متوفرة بشكل عام. أربع سلاسل إشارات رئيسية تم تشغيلها مبكرًا في الاستجابة المناعية الفطرية هي المستقبلات الشبيهة بالحصيلة ، و interferon ، و NF-B والمسارات الأبوطوزية ، والتي تتعاون للدفاع عن الخلايا ضد أحد مسببات الأمراض. ومع ذلك ، يُنظر إلى هذه المسارات عادةً على أنها كيانات منفصلة بدلاً من شبكة متكاملة من التفاعلات الجزيئية.

نتائج

نحن هنا نصف بناء رسم تخطيطي للمسار ممثل منطقيًا والذي يحاول دمج هذه المسارات الأربعة المركزية للمناعة الفطرية باستخدام نسخة معدلة من ترميز مسار إدنبرة. تتوفر خريطة المسار في عدد من التنسيقات الإلكترونية ويتم دعم التحرير بواسطة برنامج محرر الرسم البياني yEd.

استنتاج

تقدم الخريطة أداة مساعدة بصرية قوية لتفسير معرفة تفاعل المسار المتاحة وتؤكد على المساهمة القيمة التي تقدمها مخططات المسار المصممة جيدًا لتوصيل كميات كبيرة من بيانات التفاعل الجزيئي. علاوة على ذلك ، نناقش المشكلات المتعلقة بالقيود وقابلية التوسع في المسارات المعروضة بهذه الطريقة ، ونستكشف خيارات التخطيط الآلي لشبكات المسارات الكبيرة ونوضح كيف يمكن أن تساعد هذه الخرائط في تفسير الدراسات الوظيفية.


مقدمة

استجابة المضيف لمسببات الأمراض هي نتيجة لمجموعة معقدة وديناميكية للغاية من التفاعلات بين النوعين. تحدد المجموعة الدقيقة من التفاعلات في حالة معينة النتيجة ، مما يؤدي إلى إحدى النتائج النهائية المحتملة ، وهي (أ) إزالة ، حيث يتم القضاء على العدوى تمامًا من المضيف 1 (ب) المرض النشط ، حيث يكون العامل المعدي ناجحًا في التهرب من الاستجابة المناعية للمضيف 2 و (ج) حالة الجمود ، حيث لا يوجد فائز واضح ولكن العدوى تستمر في شكل نائم .3 وبالتالي ، يمكن أن تكون هناك نتائج متنوعة للغاية بين نفس الزوج من الأنواع على أساس محدد مجموعة من التفاعلات. هذه تحكمها مجموعة محددة من شلالات الإشارات أو المسارات التي يتم تشغيلها ، وكذلك نطاقاتها النسبية ، مما يجعل من المهم فهم الجوانب النوعية والكمية لهذه السلاسل.

لدى النظام المضيف مهمة شاقة تتمثل في استشعار العامل الممرض والتعرف عليه والاستجابة له ، في حين أن العامل الممرض لديه أيضًا مهمة شاقة تتمثل في استشعار الاستجابة المحددة من المضيف ، وتخريبها وتعديلها حيثما أمكن ، ليس فقط للبقاء على قيد الحياة ، ولكن في الواقع أيضًا لتزدهر في البيئة المعادية لمضيفها. مجموعة متنوعة من الإشارات الكيميائية والميكانيكية والكهربائية .6 توفر الشبكات إطارًا لفهم الخصائص المعقدة مثل التعددية النوعية ، وتعدد الأشكال ، والتكرار والتحدث المتبادل .7 إلى جانب الاستجابة للعدوى ، تلبي الشبكات أيضًا العديد من الأنشطة المتنوعة داخل الخلية مثل الحفاظ على التوازن الخلوي ، والتواصل بين الخلايا وإصلاح الأنسجة. قد تختلف في النطاقات النسبية التي يتم تشغيل كل مكون. ليس من المستغرب أن تعتمد استجابة المضيف على ترحيل المعلومات من وإلى الخلايا الأخرى من حوله 9 ومترابطة بشكل معقد بحالته التغذوية والتمثيل الغذائي. يشارك عدد كبير من الجزيئات في الإشارات ، بما في ذلك الروابط الجزيئية الصغيرة ، والهرمونات الببتيدية وغير الببتيدية ، والجليكانات المعقدة والمرفقات الجليكان من البروتينات المختلفة ، ومستقبلات سطح الخلية ، والبروتينات المستجيبة ، والإنزيمات مثل الكينازات والفوسفاتازات وغيرها من الوسطاء. تتم معالجة المعلومات من خلال مجموعة من الأحداث الجزيئية التي تشمل التعرف الجزيئي والربط والتغييرات المطابقة وإعادة ترتيب الهيكل الرباعي ، وعمل الإنزيم ، والتعديلات اللاحقة للترجمة ، وإجراء أو كسر تفاعلات البروتين والبروتين ، والانتقال إلى النواة أو الأجزاء الخلوية الأخرى ، والتلاعب بالنسخ وتنظيم التعبير الجيني ، مما أدى في النهاية إلى تنظيم العمليات الخلوية .10 يمكن أن تمتد العملية برمتها عبر عدة نطاقات مكانية وزمنية. اللاعبين النهائيين المقابل .12


توافر البيانات

يعلن المؤلفون أن البيانات التي تدعم نتائج هذه الدراسة متوفرة في الورقة وملفات المعلومات التكميلية الخاصة بها. تم إيداع مجموعة من البلازميدات لمنطق SPOC ، والتي تضم البروتياز المتعامد المنقسم ، مراسلين cycLuc ووحدات بناء CC ، مع Addgene بموجب معرفات Addgene 118966 ، 118967 ، 118968 ، 118969 ، 118970 ، 119182 ، 119207 ، 119208 ، 119209 ، 119210 ، 119211 ، 119212 ، 119213 ، 119214 ، 119299 ، 119300 ، 119302 و 119303. البيانات الأولية متاحة من المؤلف المقابل بناءً على طلب معقول.


  • في الفصل: نهج التفكير / الزوج / المشاركة في تمرين التشذير. سيعمل الطلاب في مجموعات صغيرة للإجابة على أسئلة دراسة الحالة. مناقشة كاملة في الفصل لإجابات المجموعة الصغيرة.
  • خارج الفصل الدراسي: يطلب التعيين على مسار Wnt / β-catenin من الطلاب تفسير رسم تخطيطي للمسار بدون نص ، على الرغم من تشجيع الطلاب على العثور على أي موارد يمكنهم الإجابة عليها عن الأسئلة الإرشادية.
  • ستوفر مناقشتان داخل الفصل ، إحداهما بقيادة المحاضر والأخرى بقيادة الطلاب ، تقييمًا تكوينيًا لفهم الطالب.
  • سيشجع اختبار المتابعة الطلاب على القيام بالمهمة خارج الفصل وتقديم تقييم نهائي.

تشوير الخلية

تحتاج الخلايا إلى التفاعل مع بيئة و خلايا أخرى حولهم. هذا يسمي تشوير الخلية. تحتاج الكائنات الخلوية المفردة إلى الكشف العناصر الغذائية في بيئتهم ، وتشارك الخلايا في الكائنات متعددة الخلايا في أ نظام اتصالات معقد مع بعض.

تكتشف الخلايا الإشارات بـ مستقبلات الخلية على هم غشاء بلازمي، والتي عادة ما تكون البروتينات السكرية أو جليكوليبيدات. ال جزيء الإشارة يرتبط بـ Repeptor لأن شكله مكمل. هذا ثم يحرض سلسلة من ردود الفعل مع الخلية ، مما يؤدي إلى استجابة.

  • إشارات الغدد الصماء يتضمن إرسال إشارات مسافات كبيرة، غالبًا حيث يتم نقل جزيء الإشارة في الدورة الدموية
  • تشوير Paracrine يحدث بين الخلايا التي مقربين من بعض، في وقت ما بشكل مباشر ، وأحيانًا عن طريق السائل خارج الخلوي
  • التشوير الأوتوقراطي هو المكان الذي تحفز فيه الخلية الاستجابة داخل نفسه من خلال إطلاق إشارات لمستقبلاتها الخاصة

الهرمونات غالبًا ما تستخدم كجزيئات إشارات الخلية في الكائنات متعددة الخلايا. يتم إنتاج الهرمونات في الخلية ، في بعض الأحيان استجابة لذلك التغيرات البيئية. يتم إطلاق الهرمونات والالتزام بها مواقع المستقبلات على الخلية المستهدفة، الذي يبدأ ملف استجابة.

مثال على مسار إشارات الخلية بوساطة هرمون قيد الاستخدام الأنسولين لخفض مستويات السكر في الدم. استجابةً لارتفاع مستويات الجلوكوز ، تفرز خلايا بيتا في البنكرياس هرمون الأنسولين في الدم ، والذي يرتبط بالخلايا مثل خلايا العضلات والكبد. هذا يجعلهم يتناولون المزيد من الجلوكوز.

بعض الأدوية الطبية العمل لأنهم مكمل لبعض مواقع مستقبلات الخلايا. بعض الأدوية منع هذه المستقبلات بحيث تكون جزيئات الإشارات الطبيعية لا يمكن التحريض على الرد. البعض الآخر مصمم ل تقليد جزيئات الإشارات الطبيعية هذا الجسم لا يمكن أن تنتج, مثل الأدوية لعلاج بعض الحالات النفسية.

الفيروسات تغزو الخلايا ربط إلى مواقع مستقبلات الخلايا التي تُستخدم عادةً في إشارات الخلية. هم أنفسهم لديهم مواقع المستقبلات، على الرغم من عدم كونها خلايا. بعض السموم يرتبط أيضًا بمستقبلات الخلايا ، مما يمنع الخلايا المستهدفة من تعمل بشكل صحيح.


نمذجة المسارات الخلوية كعمليات اتصال

في ورقة مؤثرة في أدبيات علوم الكمبيوتر ، بنى Regev و Silverman و Shapiro (Regev et al. ، 2001) على العمل النظري في علوم الكمبيوتر (Milner ، 1999) لاقتراح أن دراسة أنظمة الاتصال يمكن أن توفر بالفعل الأدوات اللازمة لـ تحليل تفاعل الأنظمة الجزيئية الحيوية الديناميكية. اقترح المؤلفون أنه يمكن التعبير عن العمليات الجزيئية الحيوية كمجموعة من الكيانات (الجزيئات) مثل هذه الجزيئات لها حالات داخلية (مثل الفسفرة أم لا) ويمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض وفقًا لقواعد التفاعل التي يحددها المستخدم (على سبيل المثال ، الربط أو الفصل أو الفوسفوريلات أو نزع الفوسفورلات. أو توليفها أو تحطيمها ، وما إلى ذلك). بمعنى آخر ، العمليات البيولوجية هي أنظمة اتصال متزامنة وتفاعلية وموزعة يمكن وصفها وتحليلها رسميًا باستخدام الأدوات الموجودة في علوم الكمبيوتر. يتم تحديد المسار البيولوجي ، في هذا السياق ، من خلال مكوناته ، وأنماط تفاعلها المحتملة وتغيرات الحالة ، والقواعد (الخوارزميات) التي تحكم أنواع الأحداث وأوامرها ومعدلاتها ، والتي بدورها تحدد سلوك مسار. وبالتالي ، فإن هذا الوصف يعادل رسميًا وصف جهاز كمبيوتر متصل مثل الهاتف المحمول.

الأدوات الأساسية لعلوم الكمبيوتر المستخدمة لتوضيح المسار البيولوجي كبرنامج كمبيوتر هي حسابات العمليات. هذه لغات حسابية لوصف التفاعلات والاتصالات بين العمليات ، والتي تسمح بتحليل الوصف والتلاعب به والتشكيك فيه. تعتمد لغات حساب التفاضل والتكامل العملية على مفهوم الكيانات التي يمكنها تغيير الحالة نتيجة لحدث الاتصال (ميلنر وآخرون ، 1992 ميلنر ، 1999). يمكن للكيانات المتعددة التواصل بشكل متزامن (بشكل مستقل أو مستقل) ، والأهم من ذلك ، يمكن أن تكون نتيجة الاتصال هي تغيير طبيعة الاتصال. يمكن تعيين هذه المفاهيم الحسابية على نظيراتها البيولوجية ، كما هو موضح في الجدول 1. وبالتالي ، يمكن اعتبار الجزيء (أو الخلية) على أنه يمثل عملية اتصال يمكن اعتبار إمكانات التفاعل للجزيء بمثابة قناة يمكن أن يكون التفاعل فيها. يعتبر حدث اتصال ويمكن اعتبار تعديل الجزيء بمثابة تغيير في الحالة. باستخدام هذه التعيينات ، يمكن بالتالي ، من حيث المبدأ ، التعبير عن العملية البيولوجية في شكل لغة حساب التفاضل والتكامل ، ثم تنفيذها ودراستها في شكل برنامج كمبيوتر.

علاقات التكافؤ لمفهوم "علم الأحياء كمفهوم الحساب" *

مصطلح بيولوجي. مصطلح حسابي.
مركب معالجة
القدرة على التفاعل قناة
تفاعل تواصل
تعديل الدولة و / أو تغيير القناة
مصطلح بيولوجي. مصطلح حسابي.
مركب معالجة
القدرة على التفاعل قناة
تفاعل تواصل
تعديل الدولة و / أو تغيير القناة

يمكن قياس فائدة النهج الحسابي لعلم الأحياء من خلال مدى إمكانية وصف المسار البيولوجي بشكل واقعي باستخدام هذه المجموعة المحدودة من المفاهيم ، وما إذا كان التطبيق ينتج معرفة جديدة ومفيدة بيولوجيًا.

يوضح الشكل 1. الخطوات الأساسية في تنفيذ هذا النهج بطريقة مفيدة بيولوجيًا. في الخطوة الأولى ، يحدد عالم الأحياء وصفًا للعملية أو المسار البيولوجي. تمت صياغة هذا من حيث بعض العناصر الأساسية: تغيرات حالة الجزيئات المشاركة في مخطط التفاعل التي تحدث في المسار (مثل الفسفرة أو نزع الفسفرة ، والتوليف أو التحلل ، والربط أو التفكك) المعدلات التي تحدث بها هذه التغييرات (مثل التحولات لكل ثانيًا) والأحداث الفعلية التي تحدث (على سبيل المثال ، الجزيء أ فسفوريلات الجزيء ب ، الجزيء ج يرتبط بالشكل الفسفوري للجزيء ب) ، جنبًا إلى جنب مع قائمة بترتيب وتبعيات التفاعلات الموصوفة. يتوافق كل تفاعل مع قاعدة - تعليمات بيولوجية - تؤدي إلى تغيرات في الحالة. ويرد في الشكل 2 مثال على مخطط من هذا القبيل لمسار تشوير FGF.

الخطوات الأساسية للبيولوجيا القابلة للتنفيذ [مقتبس من Fisher and Henzinger (Fisher and Henzinger، 2007)]. في الخطوة الأولى ، يحدد عالم الأحياء المسار البيولوجي من حيث المكونات والحالات والأحداث والمعدلات (انظر الجدول 1). تمت ترجمة هذا إلى برنامج كمبيوتر قابل للتنفيذ. يتم استجواب خصائص البرنامج عن طريق فحص النموذج. يمكن اختبار نتائج فحص النموذج مقابل البيانات البيولوجية ، واستخدامها لتصميم تجارب جديدة أو صياغة فرضيات جديدة.

الخطوات الأساسية للبيولوجيا القابلة للتنفيذ [مقتبس من Fisher and Henzinger (Fisher and Henzinger، 2007)]. في الخطوة الأولى ، يحدد عالم الأحياء المسار البيولوجي من حيث المكونات والحالات والأحداث والمعدلات (انظر الجدول 1). تمت ترجمة هذا إلى برنامج كمبيوتر قابل للتنفيذ. يتم استجواب خصائص البرنامج عن طريق فحص النموذج. يمكن اختبار نتائج فحص النموذج مقابل البيانات البيولوجية ، واستخدامها لتصميم تجارب جديدة أو صياغة فرضيات جديدة.

على أقل تقدير ، يوفر هذا الوصف للعملية للمجتمع البيولوجي "دليلًا" رسميًا للعملية ، والذي يمكن تحديثه وتكييفه بسهولة مع زيادة المعرفة البيولوجية. ومع ذلك ، نظرًا لأنه يمكن أيضًا تنفيذ الوصف ("إحياءه") ، فإن الوصف ليس ثابتًا ولكنه ديناميكي ، ويمكن دراسته كرسوم متحركة للنموذج البيولوجي (بريامي ، 2009).

في الخطوة الثانية (الشكل 1) ، تتم ترجمة مخطط التفاعل البيولوجي إلى لغة الكمبيوتر التي تشفر مجموعة التعليمات البيولوجية. هناك عدد من هذه اللغات ، تم تصميم كل منها مع مراعاة تطبيقات أو خصائص معينة. الأمثلة التي تم استخدامها لنمذجة المسارات البيولوجية تشمل Statecharts (Harel ، 1987) ، BioSPI (Priami et al. ، 2001) ، Beta-binders and Beta Workbench (Priami and Quaglia، 2005 Dematte et al.، 2008)، PEPA and BioPEPA (Hillston، 1996 Calder et al.، 2006 Ciochetta and Hillston، 2008)، Kappa (Danos et al.، 2007)، Ambients (Regev et al.، 2004) والمزيد. قدم كل من Fisher and Henzinger دليلًا مفيدًا جدًا للأنواع المختلفة للطرق الحسابية التي يمكن استخدامها حاليًا لتحقيق برامج الكمبيوتر ذات الدوافع البيولوجية (Fisher and Henzinger، 2007). يتم تطوير لغات ومتغيرات جديدة بشكل مستمر ولا توجد حاليًا لغة قابلة للتطبيق أو مستخدمة عالميًا للمسارات البيولوجية. ونحن نناقش هذا بالتفصيل أدناه.

في الخطوة الثالثة (الشكل 1) ، يتم تنفيذ مجموعة التعليمات (البرنامج) باستخدام معلمات المعدل المحددة لتوليد ناتج (محاكاة). يمكن تعديل البرنامج نفسه بسهولة ، على سبيل المثال ، لتمثيل آلية ربط معدلة أو لدمج (أو حذف) مكونات أو أحداث جديدة. جميع مظاهر برامج حساب التفاضل والتكامل المشتقة من مخططات التفاعل البيولوجي عشوائية ، من حيث أنها تفترض أن التفاعلات أو تغيرات الحالة تحكمها توزيعات احتمالية ، وهي منفصلة (الجزيء الفردي هو وحدة التفاعل) (Gillespie ، 1977) وبالتالي ، يمكن اعتبار برامج حساب التفاضل والتكامل هذه على أنها تمثل نموذجًا عشوائيًا منفصلًا لديناميات النظام. نتيجة لذلك ، لا يوجد إخراج فريد (أو مثالي) للمحاكاة. وبالتالي ، فإن تقييم ناتج المحاكاة يتم في البداية مقارنة نوعيًا بالعملية البيولوجية (Fisher and Henzinger ، 2007) بدلاً من اختباره من أجل التوافق العددي الدقيق. يحتوي النهج العشوائي المنفصل أيضًا على خاصية مفيدة تتمثل في إمكانية نمذجة سلوك أعداد صغيرة جدًا من الجزيئات (حتى جزيء واحد) من خلال هذا النهج.

يعد هذا خروجًا مفاهيميًا مهمًا عن النهج الحتمي المستمر ، والذي يعتبر سلوك المسار كعملية مستمرة وقابلة للتنبؤ يؤديها مجموعة من المتفاعلات التي تحكمها مجموعة من المعادلات التفاضلية العادية المزدوجة (معادلات معدل التفاعل ') التي تنتج كميات متوسطة. في الواقع ، يمكن أن يكون للطريقتين سمات تكميلية للمحقق اعتمادًا على السؤال المطروح (Fisher and Henzinger، 2007 Hunt et al.، 2008). انظر ، على سبيل المثال ، العمل الذي قام به Gaffney وزملاؤه حيث تمت إعادة صياغة نموذج حساب عملية لمسار للتحليل بواسطة المعادلات (Gaffney et al.، 2008).

في هذه المرحلة الثالثة ، يمكن تحديد سلوك النموذج واختباره مقابل بيانات وفرضيات المحقق. لهذا الغرض ، تم طرح إطار عمل قوي يُعرف باسم "فحص النموذج" (Clarke et al. ، 1999) ، مدعومًا بمجموعة من أدوات البرامج التي تختبر ما إذا كان برنامج الكمبيوتر (أو الجهاز) يفي بشروط محددة. على وجه الخصوص ، تم تطوير ما يسمى بأدوات فحص النموذج الاحتمالي لتحليل النماذج العشوائية من النوع الموصوف هنا (Kwiatkowska et al. ، 2007) ، وهي النماذج العشوائية المنفصلة الناشئة عن مخططات التفاعل الكيميائي الحيوي. في هذا النهج ، يمكن استجواب النموذج الحسابي لدراسة خصائصه وسلوكه الديناميكي. وتشمل هذه الخصائص النوعية (هل يحتوي النموذج على تناقضات أو أخطاء منطقية أخرى؟) والخصائص الكمية (على سبيل المثال ، ما هو احتمال نتيجة معينة أو الوقت المتوقع للتدهور؟) تحليل النموذج شامل ، بمعنى أن الخصائص تم إنشاؤها لجميع عمليات التنفيذ الممكنة دون تنفيذ البرنامج أو محاكاته فعليًا ، بشرط ألا يتجاوز حجم النموذج وتعقيده قوة الحوسبة.

لذلك ، يسمح فحص النموذج للمحقق بإجراء اختبار شامل ، بطريقة آلية ، لسلوك النموذج مقابل البيانات البيولوجية في العالم الحقيقي ، واستكشاف سيناريوهات مثل تغيير معدل تفاعل معين (استكشاف المعلمات) أو إزالة جزيء معين ( في علم الوراثة السيليكو). إذا انحرف سلوك النموذج عن البيانات التجريبية ، فيمكننا أن نستنتج إما أن النموذج لا يمثل بدقة المسار البيولوجي "الحقيقي" (وفي هذه الحالة يحتاج النموذج إلى التعديل أو الصقل مع دمج المزيد من المعرفة البيولوجية) ، أو أن البيانات البيولوجية غير مكتملة (وفي هذه الحالة يمكن استخدام فحص النموذج لتحديد المزيد من الظروف التجريبية التي يمكن أن تؤكد أو تدحض النموذج). لذلك يمكن استخدام فحص النموذج كدليل لتصميم التجارب على سبيل المثال ، من خلال تحديد الدورات الزمنية أو التركيزات التي قد تكون مفيدة بشكل خاص. فحص النموذج هو الأداة التي تسمح باستكشاف شامل (ولكن محدود الطاقة الحاسوبية) للسيناريوهات التجريبية والإمكانيات في السيليكو لتحديد تلك التي تبدو واعدة أو مثيرة للاهتمام للدراسة التجريبية في المختبر. هذا يقطع شوطا طويلا نحو مواجهة التحديات البيولوجية المذكورة أعلاه.


ما هي الإشارات الخلوية؟

تتكون أجسامنا من بلايين الخلايا التي تعمل معًا. تستجيب كل خلية للإشارات الخارجية من الخلايا الأخرى ومن بيئتها. تشير إشارة الخلية إلى ترجمة إشارة خارجية إلى استجابة الخلية.

يمكن أن تشمل الإشارات الخارجية:

  • الاتصال المباشر بالخلايا أو الهياكل الأخرى.
  • الجزيئات التي تفرزها الخلايا الأخرى.
  • الالتهابات الفيروسية أو البكتيرية.
  • العناصر الغذائية أو السموم أو الجزيئات الأخرى الموجودة في البيئة.

يمكن أن يكون للخلايا العديد من الاستجابات المختلفة للإشارات الخارجية. بعض الأمثلة هي:

  • النمو أو القسمة أو وقف القسمة.
  • يتم تنشيطه لأداء وظيفة محددة (على سبيل المثال لقتل البكتيريا أو الخلايا المصابة). .
  • تحريك أو تغيير الشكل.
  • إفراز مادة.

قد تثير إشارة معينة استجابات مختلفة في أنواع مختلفة من الخلايا. قد تعتمد استجابة الخلية للإشارة أيضًا على إشارات أخرى تتلقاها الخلية أو تلقتها سابقًا.


الإشارات الكيميائية

هناك نوعان من الاتصالات في عالم الخلايا الحية. الاتصال بين الخلايا يسمى الإشارات بين الخلايا ، والاتصال داخل الخلية يسمى الإشارات داخل الخلايا. طريقة سهلة لتذكر التمييز من خلال فهم الأصل اللاتيني للبادئات: inter- mean & ldquobetween & rdquo (على سبيل المثال ، الخطوط المتقاطعة هي تلك التي تتقاطع مع بعضها البعض) و intra- mean & ldquoinside & rdquo (مثل الوريد).

يتم إطلاق الإشارات الكيميائية من خلال إشارات الخلايا في شكل جزيئات صغيرة متطايرة أو قابلة للذوبان تسمى الروابط. الترابط هو جزيء يربط جزيءًا محددًا آخر ، في بعض الحالات ، يقدم إشارة في العملية. وبالتالي يمكن اعتبار الترابطات على أنها جزيئات إشارات. تتفاعل الروابط مع البروتينات في الخلايا المستهدفة ، وهي خلايا تتأثر بالإشارات الكيميائية وتسمى هذه البروتينات أيضًا بالمستقبلات. توجد الروابط والمستقبلات في العديد من الأصناف ، ومع ذلك ، سيكون لرابط معين مستقبل محدد يرتبط عادةً فقط بهذا الترابط.

أشكال التشوير

توجد أربع فئات من الإشارات الكيميائية الموجودة في الكائنات متعددة الخلايا: إشارات paracrine ، وإشارات الغدد الصماء ، وإشارات autocrine ، والإشارات المباشرة عبر تقاطعات الفجوة (الشكل 9.2). يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الفئات المختلفة للإشارة في المسافة التي تقطعها الإشارة عبر الكائن الحي للوصول إلى الخلية المستهدفة. لا تتأثر جميع الخلايا بنفس الإشارات.

الشكل 9.2. أشكال الإشارات الكيميائية: أوتوكرين ، تقاطعات فجوة ، باراكرين ، وغدد صماء.

في الإشارات الكيميائية ، قد تستهدف الخلية نفسها (إشارات أوتوكرين) ، خلية متصلة بواسطة تقاطعات فجوة ، خلية قريبة (إشارات paracrine) ، أو خلية بعيدة (إشارات الغدد الصماء). تعمل إشارات Paracrine على الخلايا المجاورة ، وتستخدم إشارات الغدد الصماء نظام الدورة الدموية لنقل الروابط ، وتعمل إشارات الأوتوكرين على خلية الإشارة. يتضمن التشوير عبر تقاطعات الفجوة إرسال جزيئات الإشارات التي تتحرك مباشرة بين الخلايا المجاورة.

إشارات Paracrine

تسمى الإشارات التي تعمل محليًا بين الخلايا القريبة من بعضها بإشارات paracrine. تتحرك إشارات Paracrine عن طريق الانتشار عبر المصفوفة خارج الخلية. عادةً ما تثير هذه الأنواع من الإشارات استجابات سريعة لا تدوم سوى فترة زمنية قصيرة. من أجل الحفاظ على الاستجابة موضعية ، عادة ما تتحلل جزيئات باراكرين يجند بسرعة بواسطة الإنزيمات أو إزالتها بواسطة الخلايا المجاورة. ستؤدي إزالة الإشارات إلى إعادة إنشاء تدرج التركيز للإشارة ، مما يسمح لها بالانتشار بسرعة عبر الفضاء داخل الخلايا إذا تم إطلاقها مرة أخرى.

أحد الأمثلة على إشارات paracrine هو نقل الإشارات عبر المشابك بين الخلايا العصبية. تتكون الخلية العصبية من جسم الخلية ، وعدة امتدادات قصيرة ومتفرعة تسمى التشعبات التي تستقبل المنبهات ، وامتداد طويل يسمى المحور العصبي ، والذي ينقل الإشارات إلى الخلايا العصبية أو الخلايا العضلية الأخرى. يُطلق على التقاطع بين الخلايا العصبية حيث يحدث إرسال الإشارات اسم المشبك. الإشارة المتشابكة هي إشارة كيميائية تنتقل بين الخلايا العصبية. تنتشر الإشارات داخل الخلايا العصبية بواسطة نبضات كهربائية سريعة الحركة. عندما تصل هذه النبضات إلى نهاية المحور العصبي ، تستمر الإشارة إلى تغصن الخلية التالية عن طريق إطلاق روابط كيميائية تسمى الناقلات العصبية بواسطة الخلية قبل المشبكية (الخلية التي تنبعث منها الإشارة). يتم نقل الناقلات العصبية عبر مسافات صغيرة جدًا بين الخلايا العصبية ، والتي تسمى المشابك الكيميائية (الشكل 9.3). المسافة الصغيرة بين الخلايا العصبية تسمح للإشارة بالانتقال بسرعة مما يتيح استجابة فورية ، مثل ارفع يدك عن الموقد!

عندما يربط الناقل العصبي المستقبل على سطح الخلية ما بعد المشبكي ، يتغير الجهد الكهروكيميائي للخلية المستهدفة ، ويتم إطلاق الدافع الكهربائي التالي. تتحلل النواقل العصبية التي يتم إطلاقها في المشبك الكيميائي بسرعة أو يتم امتصاصها من قبل الخلية قبل المشبكية بحيث يمكن للخلية العصبية المتلقية التعافي بسرعة والاستعداد للاستجابة بسرعة للإشارة المشبكية التالية.

الشكل 9.3. المشبك يظهر إطلاق الناقل العصبي.

المسافة بين الخلية قبل المشبكي وخلية ما بعد المشبك و [مدش] تسمى الفجوة المشبكية و [مدش] صغيرة جدًا وتسمح بالانتشار السريع للناقل العصبي. تعمل الإنزيمات الموجودة في الشق المشبكي على تحطيم بعض أنواع الناقلات العصبية لإنهاء الإشارة.

إشارات الغدد الصماء

تسمى الإشارات من الخلايا البعيدة إشارات الغدد الصماء ، وتنشأ من خلايا الغدد الصماء. (في الجسم ، توجد العديد من خلايا الغدد الصماء في الغدد الصماء ، مثل الغدة الدرقية ، وما تحت المهاد ، والغدة النخامية.) عادةً ما تنتج هذه الأنواع من الإشارات استجابة أبطأ ولكن لها تأثير طويل الأمد. تسمى الروابط التي يتم إطلاقها في إشارات الغدد الصماء بالهرمونات ، والتي تشير إلى الجزيئات التي يتم إنتاجها في جزء واحد من الجسم ولكنها تؤثر على مناطق الجسم الأخرى على بعد مسافة ما.

تنتقل الهرمونات لمسافات كبيرة بين خلايا الغدد الصماء وخلاياها المستهدفة عبر مجرى الدم ، وهي طريقة بطيئة نسبيًا للتنقل في جميع أنحاء الجسم. بسبب شكل نقلها ، يتم تخفيف الهرمونات وتوجد بتركيزات منخفضة عندما تعمل على الخلايا المستهدفة. هذا يختلف عن إشارات paracrine ، حيث يمكن أن تكون التركيزات المحلية من الروابط عالية جدًا.

إشارات الاستبداد

يتم إنتاج إشارات الأوتوكرين عن طريق إشارات الخلايا التي يمكنها أيضًا الارتباط بالرابط الذي يتم إطلاقه. هذا يعني أن خلية الإشارة والخلية المستهدفة يمكن أن تكون متطابقة أو خلية متشابهة (البادئة تلقاءي- تعني الذات ، تذكير بأن خلية الإشارة ترسل إشارة إلى نفسها). غالبًا ما يحدث هذا النوع من الإشارات أثناء التطور المبكر للكائن الحي للتأكد من أن الخلايا تتطور إلى الأنسجة الصحيحة وتؤدي الوظيفة المناسبة. كما تنظم إشارات الأوتوكرين الإحساس بالألم والاستجابات الالتهابية. علاوة على ذلك ، إذا كانت الخلية مصابة بفيروس ، يمكن للخلية أن ترسل إشارات لنفسها للخضوع لموت الخلية المبرمج ، مما يؤدي إلى قتل الفيروس في هذه العملية. في بعض الحالات ، تتأثر الخلايا المجاورة من نفس النوع أيضًا بالرابط المحرر. في التطور الجنيني ، قد تساعد عملية تحفيز مجموعة من الخلايا المجاورة على توجيه تمايز الخلايا المتطابقة إلى نفس نوع الخلية ، وبالتالي ضمان النتيجة التنموية المناسبة.

تشوير مباشر عبر تقاطعات الفجوة

تقاطعات الفجوات في الحيوانات و plasmodesmata في النباتات هي وصلات بين أغشية البلازما للخلايا المجاورة. تسمح هذه القنوات المليئة بالمياه لجزيئات الإشارات الصغيرة ، التي تسمى الوسطاء داخل الخلايا ، بالانتشار بين الخليتين. الجزيئات الصغيرة ، مثل أيونات الكالسيوم (Ca2 +) ، قادرة على التحرك بين الخلايا ، لكن الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والحمض النووي لا يمكن أن تتناسب مع القنوات. تضمن خصوصية القنوات أن تظل الخلايا مستقلة ولكن يمكنها نقل الإشارات بسرعة وسهولة. يعمل نقل جزيئات الإشارة على توصيل الحالة الحالية للخلية المجاورة مباشرة للخلية المستهدفة ، مما يسمح لمجموعة من الخلايا بتنسيق استجابتها للإشارة التي ربما تلقت إحداها فقط. في النباتات ، تنتشر plasmodesmata في كل مكان ، مما يجعل النبات بأكمله في شبكة اتصالات عملاقة.

أنواع المستقبلات

المستقبلات هي جزيئات بروتينية في الخلية المستهدفة أو على سطحها والتي تربط الترابط. هناك نوعان من المستقبلات ، المستقبلات الداخلية ومستقبلات سطح الخلية.

المستقبلات الداخلية

توجد المستقبلات الداخلية ، والمعروفة أيضًا باسم المستقبلات داخل الخلايا أو السيتوبلازم ، في سيتوبلازم الخلية وتستجيب لجزيئات اللجند الكارهة للماء القادرة على السفر عبر غشاء البلازما. بمجرد دخول الخلية ، يرتبط العديد من هذه الجزيئات بالبروتينات التي تعمل كمنظمين لتخليق الرنا المرسال (النسخ) للتوسط في التعبير الجيني. التعبير الجيني هو العملية الخلوية لتحويل المعلومات الموجودة في الخلية و rsquos DNA إلى سلسلة من الأحماض الأمينية ، والتي تشكل في النهاية بروتينًا. عندما يرتبط الترابط بالمستقبل الداخلي ، يتم تشغيل تغيير توافقي يكشف موقع ارتباط الحمض النووي على البروتين. ينتقل مركب مستقبلات اللجند إلى النواة ، ثم يرتبط بمناطق تنظيمية محددة للحمض النووي الصبغي ويعزز بدء النسخ (الشكل 9.4). النسخ هو عملية نسخ المعلومات الموجودة في الحمض النووي للخلايا إلى شكل خاص من الحمض النووي الريبي يسمى messenger RNA (mRNA) تستخدم الخلية المعلومات الموجودة في mRNA (التي تنتقل إلى السيتوبلازم وترتبط بالريبوسومات) لربط الأحماض الأمينية المحددة في الترتيب الصحيح ، إنتاج البروتين. يمكن للمستقبلات الداخلية أن تؤثر بشكل مباشر على التعبير الجيني دون الحاجة إلى تمرير الإشارة إلى مستقبلات أو رسل أخرى.

الشكل 9.4. إشارات كارهة للماء.

تنتشر جزيئات الإشارات الكارهة للماء عادةً عبر غشاء البلازما وتتفاعل مع المستقبلات داخل الخلايا في السيتوبلازم. العديد من المستقبلات داخل الخلايا هي عوامل نسخ تتفاعل مع الحمض النووي في النواة وتنظم التعبير الجيني.

مستقبلات سطح الخلية

مستقبلات سطح الخلية ، والمعروفة أيضًا باسم مستقبلات الغشاء ، هي عبارة عن بروتينات (متكاملة) على سطح الخلية ترتبط بجزيئات الترابط الخارجي. يمتد هذا النوع من المستقبلات عبر غشاء البلازما ويقوم بنقل الإشارة ، حيث يتم تحويل الإشارة خارج الخلية إلى إشارة بين الخلايا. لا يتعين على الروابط التي تتفاعل مع مستقبلات سطح الخلية أن تدخل الخلية التي تؤثر عليها. تسمى مستقبلات سطح الخلية أيضًا بالبروتينات أو الواسمات الخاصة بالخلية لأنها خاصة بأنواع الخلايا الفردية.

نظرًا لأن بروتينات مستقبلات سطح الخلية أساسية لعمل الخلية الطبيعي ، فلا ينبغي أن يكون مفاجئًا أن خللًا في أي من هذه البروتينات يمكن أن يكون له عواقب وخيمة. ثبت أن الأخطاء في الهياكل البروتينية لجزيئات مستقبلات معينة تلعب دورًا في ارتفاع ضغط الدم (ارتفاع ضغط الدم) والربو وأمراض القلب والسرطان.

يحتوي كل مستقبل على سطح الخلية على ثلاثة مكونات رئيسية: مجال ربط ليجند خارجي ، ومنطقة تمتد غشاء كاره للماء ، ومجال داخل الخلية داخل الخلية. يُطلق على مجال ربط الترابط أيضًا اسم المجال خارج الخلية. يختلف حجم ومدى كل من هذه المجالات بشكل كبير ، اعتمادًا على نوع المستقبلات. تشارك مستقبلات سطح الخلية في معظم الإشارات في الكائنات متعددة الخلايا. هناك ثلاث فئات عامة من مستقبلات سطح الخلية: المستقبلات المرتبطة بقناة الأيونات ، والمستقبلات المرتبطة بالبروتين G ، والمستقبلات المرتبطة بالإنزيم.

تربط المستقبلات المرتبطة بقناة الأيونات الرابطة الرابطة وتفتح قناة عبر الغشاء تسمح بمرور أيونات معينة. لتشكيل قناة ، يحتوي هذا النوع من مستقبلات سطح الخلية على منطقة ممتدة من الغشاء. من أجل التفاعل مع ذيول الأحماض الدهنية الفسفورية التي تشكل مركز غشاء البلازما ، فإن العديد من الأحماض الأمينية في المنطقة الممتدة للغشاء تكون بطبيعتها كارهة للماء. على العكس من ذلك ، فإن الأحماض الأمينية التي تبطن القناة من الداخل تكون محبة للماء للسماح بمرور الماء أو الأيونات. عندما يرتبط الترابط بالمنطقة خارج الخلية للقناة ، يحدث تغيير تكوين في بنية البروتينات التي تسمح بمرور الأيونات مثل الصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم والهيدروجين (الشكل 9.5)

الشكل 9.5. قناة أيونية مغلقة. تشكل القنوات الأيونية المسورة مسامًا عبر غشاء البلازما الذي ينفتح عندما يرتبط جزيء الإشارة. ثم تسمح المسام المفتوحة للأيونات بالتدفق داخل الخلية أو خارجها.

ترتبط المستقبلات المرتبطة ببروتين G بالرابط وتنشط بروتينًا غشائيًا يسمى G-protein. ثم يتفاعل البروتين G المنشط مع قناة أيونية أو إنزيم في الغشاء (الشكل 9.6). تحتوي جميع المستقبلات المرتبطة ببروتين G على سبعة مجالات عبر الغشاء ، ولكن لكل مستقبل مجاله خارج الخلية وموقع ربط بروتين G.

تحدث إشارات الخلية باستخدام مستقبلات مرتبطة ببروتين G كسلسلة دورية من الأحداث. قبل أن يرتبط اللاجند ، يمكن للبروتين G غير النشط أن يرتبط بموقع تم الكشف عنه حديثًا على المستقبل المحدد لارتباطه. بمجرد أن يرتبط البروتين G بالمستقبل ، فإن التغيير الناتج في الشكل ينشط البروتين G ، الذي يطلق الناتج المحلي الإجمالي ويلتقط GTP. ثم انقسمت الوحدات الفرعية للبروتين G إلى &ألفا الوحدة الفرعية و & بيتا وجاما الوحدة الفرعية. قد يكون أحد شظايا البروتين G أو كليهما قادرًا على تنشيط بروتينات أخرى نتيجة لذلك. بعد فترة وجيزة ، يتم تشغيل GTP على ملف &ألفا يتم تحلل الوحدة الفرعية للبروتين G إلى الناتج المحلي الإجمالي و & بيتا وجاما تم إلغاء تنشيط الوحدة الفرعية. تعيد الوحدات الفرعية الارتباط لتشكيل بروتين G غير النشط وتبدأ الدورة من جديد.

الشكل 9.6. تحتوي بروتينات G غير المتجانسة على ثلاث وحدات فرعية: & alpha و & beta و & gma. عندما يرتبط جزيء الإشارة بمستقبل مقترن ببروتين G في غشاء البلازما ، يتم تبادل جزيء الناتج المحلي الإجمالي المرتبط بوحدة & ألفا الفرعية لـ GTP. تنفصل الوحدتان الفرعيتان & beta و & gamma عن الوحدة الفرعية & alpha ، ويتم تشغيل الاستجابة الخلوية إما عن طريق الوحدة الفرعية & alpha أو الزوج المنفصل & beta & gamma. ينهي التحلل المائي لـ GTP إلى الناتج المحلي الإجمالي الإشارة.

تمت دراسة المستقبلات المرتبطة بالبروتين G على نطاق واسع وتم تعلم الكثير عن أدوارها في الحفاظ على الصحة. يمكن للبكتيريا المسببة للأمراض للإنسان أن تطلق السموم التي تعطل وظيفة مستقبلات محددة مرتبطة ببروتين G ، مما يؤدي إلى أمراض مثل السعال الديكي والتسمم الغذائي والكوليرا. في الكوليرا (الشكل 9.7) ، على سبيل المثال ، البكتيريا التي تنقلها المياه ضمة الكوليرا ينتج مادة سامة ، كوليراجين ، والتي ترتبط بالخلايا المبطنة للأمعاء الدقيقة. يدخل السم بعد ذلك إلى هذه الخلايا المعوية ، حيث يقوم بتعديل بروتين G الذي يتحكم في فتح قناة الكلوريد ويؤدي إلى استمرار نشاطها ، مما يؤدي إلى فقدان كميات كبيرة من السوائل من الجسم وبالتالي حدوث جفاف قاتل نتيجة لذلك.

الشكل 9.7. تنتقل الكوليرا في المقام الأول من خلال مياه الشرب الملوثة ، وهي سبب رئيسي للوفاة في العالم النامي وفي المناطق التي تعيق فيها الكوارث الطبيعية توافر المياه النظيفة. تخلق بكتيريا الكوليرا ، Vibrio cholerae ، سمًا يعدل مسارات إشارات الخلايا التي يتوسطها بروتين G في الأمعاء. يقضي الصرف الصحي الحديث على خطر تفشي الكوليرا ، مثل ذلك الذي اجتاح مدينة نيويورك في عام 1866. يوضح هذا الملصق الذي يعود إلى تلك الحقبة كيف لم تكن الطريقة التي ينتقل بها المرض في ذلك الوقت مفهومة. (الائتمان: New York City Sanitary Commission)

المستقبلات المرتبطة بالإنزيم هي مستقبلات على سطح الخلية مع مجالات داخل الخلايا مرتبطة بإنزيم. في بعض الحالات ، يكون المجال داخل الخلايا للمستقبل نفسه عبارة عن إنزيم. تحتوي المستقبلات الأخرى المرتبطة بالإنزيم على مجال صغير داخل الخلايا يتفاعل مباشرة مع إنزيم. عادةً ما تحتوي المستقبلات المرتبطة بالإنزيم على مجالات كبيرة خارج الخلية وداخل الخلايا ، لكن المنطقة الممتدة للغشاء تتكون من منطقة حلزونية ألفا واحدة من حبلا الببتيد. عندما يرتبط الترابط بالمجال خارج الخلية ، يتم نقل إشارة عبر الغشاء ، مما يؤدي إلى تنشيط الإنزيم. يؤدي تنشيط الإنزيم إلى إطلاق سلسلة من الأحداث داخل الخلية تؤدي في النهاية إلى الاستجابة. أحد الأمثلة على هذا النوع من المستقبلات المرتبطة بالإنزيم هو مستقبلات التيروزين كيناز (الشكل 9.8). كيناز هو إنزيم ينقل مجموعات الفوسفات من ATP إلى بروتين آخر. ينقل مستقبل التيروزين كيناز مجموعات الفوسفات إلى جزيئات التيروزين (بقايا التيروزين). أولاً ، ترتبط جزيئات الإشارة بالمجال خارج الخلية لمستقبلين قريبين من التيروزين كيناز. ثم يترابط المستقبلان المجاوران معًا ، أو يتناقصان. ثم يضاف الفوسفات إلى بقايا التيروزين على المجال داخل الخلايا للمستقبلات (الفسفرة). يمكن للبقايا المفسفرة بعد ذلك نقل الإشارة إلى المرسل التالي داخل السيتوبلازم.

الشكل 9.8. مستقبل التيروزين كيناز هو مستقبل مرتبط بالإنزيم مع منطقة واحدة عبر الغشاء ، ومجالات خارج الخلية وداخل الخلايا. يؤدي ارتباط جزيء الإشارة إلى المجال خارج الخلية إلى تضاعف المستقبلات. يتم بعد ذلك فصل بقايا التيروزين على المجال داخل الخلايا ، مما يؤدي إلى استجابة خلوية في اتجاه مجرى النهر. يتم إنهاء الإشارة بواسطة الفوسفاتيز الذي يزيل الفوسفات من بقايا الفوسفوتيروزين.


نقاش

In this study, we employed a systematic approach to investigate and model the interactions between light- and carbon-signaling pathways. Because very little is known about the interactions between these two pathways, all possible combinations of light (WL, BLF, BHF, RLF, RHF, FRLF, and FRHF) and carbon were examined in both etiolated and light-grown seedlings in an attempt to cover a systematic experimental space. The analysis and modeling of these results as Boolean circuits represents a novel method to investigate complex interactions of carbon and light signaling and to identify the major regulatory signals. This analysis revealed interactions between carbon and light that are distinct in etiolated versus green plants, and ones that are specific to a gene or condition. A summary of all results can be found in Table II. In etiolated seedlings, light was generally able to override carbon as a major regulator of ASN1 و GLN2 التعبير. By contrast, in light-grown plants, carbon was shown to override light as the major regulator of GLN2 و ASN2 التعبير. Additionally, carbon was shown to interact with blue, red, or far-red light-signaling pathways in both etiolated and light-grown plants, where carbon was shown to either potentiate or attenuate specific light responses. The significance of these major findings in this study are addressed below. This initial analysis of light and carbon interactions provides the framework for further experiments that we have designed using “combinatorial design” to understand how interactions of distinct light qualities may also be affected by interactions with carbon.


شاهد الفيديو: Communication systems 14: Some useful operations on signal عمليات رياضية مفيدة على ألاشارة (شهر فبراير 2023).