Еволюція міжклітинного сигналінгу

Склад сигнальної системи

Загальні принципи еволюції сигналінгу

Еволюція механізмів сигналінгу

Вторинні месенджери

1 етап

Рання еволюція сигнальної системи

Одними із перших стимулів, що одночасно являються і

Іонофори

Ще один варіант простих переносників йонів (лише за градієнтом).
Наприклад, A23187 –

Небілкові кальцієві канали у сучасних бактерій

Полі-β-гідроксибутиратні канали відомі у Azotobacter vinelandii,

Первинні системи сигналінгу без ампліфікації

1. Сигналінг із зовнішнім середовищем

2. Примітивний міжклітинний

Первинна кальцій-залежна система

Кальцієва система зв’язана з іншою.
Повноцінний (незалежний від середовища) кальцієвий

Можливі функції

Груповий гідроліз субстрату.
Примітивний хемотаксис за принципом роботи аналогічний прокаріотичному (є

2 етап

Поява ампліфікації

Модифікації білків – > двокомпонентні системи.
Транскрипційна регуляція.
Вторинні месcенджери.
Додатковий шлях у

Еволюція сайтів фосфорилування

Першим кроком до вирішення проблеми необхідності ампліфікації сигналу була

Двокомпонентні системи

Kristin K. Koretke, Andrei N. Lupas, Patrick V. Warren, Martin

Вторинні месенджери

Поява модифікації рецепторів – хемотаксис бактерій

Регуляція за – зв’язком

Вторинні месенджери

Циклічні нуклеотиди – найбільш розповсюджені як серед про- так і

3 етап

Прокаріоти - + зв’язок

Регуляція позитивним зворотнім зв’язком

Повноцінна ампліфікація у сигнальній системі, що активно

Кворум сенсинг (відчуття кворуму)

Найчастіше ефектор і синтаза автоіндуктора знаходяться в одному

Бувають і складніші системи з декількома автоіндукторами

Кворум сенсинг у Pseudomonas aeruginosa

Еукаріоти – ускладнення рецепторів

Рецептори з ферментативною активністю

Тирозин кіназний рецептор - Metazoa

Серин-треонін кіназний рецептор –

G-білок залежні рецептори

Арешт рецепторів – негативна регуляція сигналу

Регуляція за – зв’язком

Регуляторні мономерні ГТФази – «перемикачі»

Ускладнення регуляції

Bhattacharyya et al., 2006

Диверсифікація сигнальних каскадів

Збільшення різноманітності сигнальних каскадів – важлива передумова появи багатоклітинності.
Наприклад,

Висновки

Таким чином, еволюція сигнальних систем йшла в напрямку збільшення “еволюційної здатності”