Оглавление [Скрыть]
- 1 Биохимический каскад
- 1.1 Биохимические каскады и их роль
- 1.2 Примеры биохимических каскадов
- 1.3 Преобразователи и эффекторы
- 1.4 Клеточный ответ
- 1.5 Примеры биохимических каскадов
- 1.6 Негативные каскады
- 1.7 Привлечение FAK интегрином и активация Akt
- 1.8 Гепатоциты
- 1.9 Нейроны
- 1.10 Клетки крови
- 1.11 Лимфоциты
- 1.12 Кости
- 1.13 Сигнальный путь Wnt
- 1.14 Сигнальный путь RANKL/RANK
- 1.15 Сигнальный путь аденозина
- 1.16 Стволовые клетки
- 1.17 Яйцеклетки
- 1.18 Сперматозоид
- 1.19 Эмбрионы
- 1.20 MAPK/ERK и плюрипотентность
- 1.21 PI3K и AKT/PKB
- 1.22 PLCy и морфогенетические движения
- 1.23 STAT и плюрипотентность
- 1.24 WNT и эмбриогенез
- 1.25 TGF-β и BMP
- 1.26 Построение путей
- 1.27 Базы данных и инструменты
- 1.28 Постгеномная эпоха и методы профилирования генов
- 1.29 РНК-интерференция и базы знаний
- 1.30 Подходы, ориентированные на пути
- 1.31 Выявление активных путей
- 1.32 Применение анализа биологических путей в медицине
- 1.33 Рекомендации и внешние ссылки
- 1.34 Полный текст статьи:
- 2 Биохимический каскад
Биохимический каскад
-
Биохимические каскады и их роль
- Биохимические каскады представляют собой серию химических реакций внутри клетки, инициируемых стимулом.
- Стимул воздействует на рецептор, который передает сигнал через вторичные мессенджеры.
- Вторичные мессенджеры усиливают сигнал и передают его эффекторным молекулам.
-
Примеры биохимических каскадов
- Коагуляционный каскад вторичного гемостаза приводит к образованию фибрина.
- Сигнальный путь sonic hedgehog регулирует эмбриональное развитие и участвует в развитии рака.
- Сигнальные белки hedgehog регулируют работу стволовых клеток и участвуют в регенерации тканей.
-
Преобразователи и эффекторы
- Передача сигнала осуществляется через рецепторы и вторичные мессенджеры.
- Вторичные мессенджеры делятся на гидрофильные, гидрофобные и газообразные.
- Гидрофильные мессенджеры активируют протеинкиназы, гидрофобные регулируют киназы и фосфатазы.
- Газообразные мессенджеры активируют цГМФ и могут работать в скоординированном режиме.
-
Клеточный ответ
- Клеточный ответ включает изменение экспрессии генов или активацию/ингибирование белков.
- Регуляция активности белка включает фосфорилирование/дефосфорилирование.
- Индукция или подавление экспрессии генов требует связывания транскрипционных факторов.
-
Примеры биохимических каскадов
- Путь тканевого фактора в каскаде коагуляции вторичного гемостаза.
- Сигнальный путь sonic hedgehog, участвующий в эмбриональном развитии и развитии рака.
- Сигнальные пути, связанные с инсулином, Wnt, JAK-STAT, адренергическими рецепторами и рецепторами ацетилхолина.
-
Негативные каскады
- Ишемический каскад и специфические для клетки биохимические каскады.
- Эпителиальные клетки используют пути кадгерина и интегрина для адгезии и коммуникации.
- Кадгериновый путь регулирует адгезию и выживание клеток, интегрин-путь участвует в адгезии к внеклеточному матриксу.
-
Привлечение FAK интегрином и активация Akt
- Интегрины активируют Akt, ингибируя проапоптотические факторы
- Без адгезии через интегрины проапоптотические факторы не ингибируются
-
Гепатоциты
- Регулируют метаболизм глюкозы через cAMP/PKA/TORC
- Синтезируют белки острой фазы через JAK/STAT/APRE
- Регулируют гомеостаз железа через Smads/HAMP
- Регулируют липидный обмен через LXR/LXRE
- Экзокринно образуют желчные соли и другие соединения через LXR/LXRE
- Разлагают токсичные вещества через LXR/LXRE
- Производят эндокринную продукцию через JAK/STAT/GHRE и THR/THRE
- Регенерируют себя через STAT и Gab1
-
Нейроны
- Пуринергическая сигнализация важна для взаимодействия нейронов и клеток глии
- АТФ действует как трофический фактор, участвуя в клеточном развитии и росте
- Сигнальный путь Nrf2/ARE борется с окислительным стрессом
- Сигнальный путь LKB1/NUAK1 регулирует разветвление аксонов
-
Клетки крови
- Эритроциты доставляют О2 к тканям, высвобождая АТФ
- Лейкоциты адгезируются к эндотелиальным клеткам через интегрины
- Тромбоциты активируются коллагеном, тромбином, тромбоксаном A2 и ADP
-
Лимфоциты
- Антигенные рецепторы играют центральную роль в передаче сигнала
- Семейство Src фосфорилирует ITAMs, активируя киназы Syk/Zap-70
- PLC активирует PKC, что приводит к транскрипции генов цитокинов
- Дифференцировка В-клеток в плазматические клетки индуцируется рецептором цитокина
-
Кости
- Сигнальный путь Wnt включает связывание Wnt с корецепторами Frizzled и LRP5
- Неканоническая передача сигналов включает путь полярности планарных клеток и путь Wnt/кальция
-
Сигнальный путь Wnt
- Связывание Wnt с Frizzled активирует G-белки и повышает внутриклеточный уровень кальция.
- Играет важную роль в остеобластогенезе и формировании кости.
-
Сигнальный путь RANKL/RANK
- RANKL связывается с рецептором RANK, активируя различные молекулы.
- Регулирует остеокластогенез и выживание остеокластов.
-
Сигнальный путь аденозина
- Аденозин важен для метаболизма костной ткани.
- Связывается с пуринергическими рецепторами, влияя на активность аденилатциклазы.
- Может стимулировать разрушение костей или их формирование в зависимости от рецептора.
-
Стволовые клетки
- Способны к самообновлению и дифференцировке.
- Регулируются клеточным циклом и генетическим контролем транскрипции.
- С возрастом потенциал самообновления снижается.
-
Яйцеклетки
- Взаимосвязь между яйцеклеткой и фолликулярными клетками важна для их развития.
- GDF9 и BMP15 активируют SMADs 2/3, обеспечивая развитие фолликулов.
- KITL активирует путь PI3K/Akt, обеспечивая выживание и развитие ооцитов.
- Мейоз останавливается в профазе I, поддерживается повышенным уровнем цАМФ.
- Пик ЛГ активирует путь MAPK, приводя к созреванию яйцеклеток.
- Активация яйцеклетки зависит от оплодотворения сперматозоидом.
-
Сперматозоид
- После семяизвержения сперматозоид незрелый и не может оплодотворить яйцеклетку.
- Сигнальные пути включают cAMP/PKA, PLC, прогестерон и АФК.
- Прогестерон активирует АКТ, способствуя капацитации и акросомной реакции.
- АФК взаимодействуют с цАМФ/РКА и прогестероновым путем, стимулируя их.
-
Эмбрионы
- Различные сигнальные пути регулируют процессы эмбриогенеза.
- Лиганды FGF связываются с рецепторами FGFR, активируя MAPK/ERK, PI3K, PLCy и JAK/STAT.
-
MAPK/ERK и плюрипотентность
- MAPK/ERK регулирует транскрипцию генов и поддерживает плюрипотентность в эмбриональных стволовых клетках.
- В присутствии активина А MAPK/ERK вызывает образование мезодермы и нейроэктодермы.
-
PI3K и AKT/PKB
- PI3K фосфорилирует мембранные фосфолипиды, активируя AKT/PKB.
- AKT/PKB участвует в выживании клеток, ингибировании апоптоза и поддержании плюрипотентности.
-
PLCy и морфогенетические движения
- PLCy гидролизует мембранные фосфолипиды, активируя киназы и регулируя морфогенетические движения.
-
STAT и плюрипотентность
- STAT фосфорилируется JAK и регулирует транскрипцию генов, поддерживая плюрипотентность в эмбриональных стволовых клетках мыши.
-
WNT и эмбриогенез
- WNT позволяет β-катенину участвовать в транскрипции генов, ингибируя GSK-3.
- Передача сигналов WNT индуцирует образование примитивных полос, мезодермы и энтодермы.
-
TGF-β и BMP
- TGF-β, BMP, активин и лиганды Nodal активируют Smad, способствуя транскрипции генов.
- BMP участвует в формировании экстраэмбриональных тканей и ранней дифференцировке мезодермы.
-
Построение путей
- Построение путей включает идентификацию и интеграцию сущностей, взаимодействий и аннотаций.
- Построение путей может быть основано на данных (DDO) или знаниях (KDO).
- Процесс включает сбор информации, уточнение пути и проверку экспертами.
-
Базы данных и инструменты
- KEGG предоставляет справочную базу знаний для биологических систем.
- GenMAPP поддерживает аннотации генов и видов, визуализацию данных и экспорт в HTML.
- Reactome содержит данные о биологических процессах и путях развития человека, доступен в открытом доступе.
-
Постгеномная эпоха и методы профилирования генов
- Высокопроизводительное секвенирование и профилирование генов позволяют мониторить биологические системы.
- Микрочипы ДНК и генная инженерия позволяют проводить скрининг глобальных профилей экспрессии генов.
-
РНК-интерференция и базы знаний
- РНК-интерференция преобразует выводы в базы знаний о биологических путях.
- Базы знаний включают аннотированные представления о биологических процессах и взаимодействиях генов.
-
Подходы, ориентированные на пути
- Анализ данных микрочипов группирует гены и белки по путям.
- Это снижает сложность и привязывает геномные данные к биологическим процессам.
-
Выявление активных путей
- Активные пути могут иметь больше объяснительной силы, чем список генов.
- Методы анализа путей используют знания из общедоступных хранилищ, таких как GO и KEGG.
-
Применение анализа биологических путей в медицине
- Колоректальный рак: анализ данных экспрессии микрочипов и баз данных GO и KEGG.
- Болезнь Паркинсона: клеточные модели для изучения молекулярных механизмов.
- Болезнь Альцгеймера: исследования на животных и клеточных культурах, выявление метаболических нарушений.
-
Рекомендации и внешние ссылки
- Ресурсы для анализа данных: MatchMiner, GoMiner, DAVID, KEGG.
- Инструменты для функционального расширенного анализа и алгоритмы.