Celice med seboj delujejo usklajeno ter na ta način omogočajo normalno delovanje organizma. Usklajeno delovanje jim omogoča celična komunikacija, ki lahko poteka na različno dolge razdalje. Osnova celične komunikacije so signalne molekule in njihovi specifični receptorji. Signalne molekule predstavljajo neko informacijo, ki jo zazna specifičen celični receptor in nato oblikuje celični odziv, ki vključuje nek kemijski proces; to spremembo informacije v kemični odziv imenujemo signalna transdukcija in je univerzalna lastnost vseh živih celic.
Poznamo več različnih načinov prenosa signala, parakrino, avtokrino, endokrino, preko sinapse in od kontakta odvisno
Endokrini način celične komunikacije poteka preko hormonov. Hormoni so signalne molekule, ki jih sintetizirajo specifične celice endokrinega sistema in jih izločajo v kri. Hormoni po krvi potujejo do tarčne celice, v kateri sprožijo določen odgovor.

*Glede na strukturo ločimo različne tipe hormonov. Poznamo hormone, ki so derivati AK, peptidne hormone, ki so lahko zgrajeni samo iz AK ali pa imajo dodano še sladkorno komponento (glikoproteini) in derivate lipidov, steroidne hormone ter prostaglandine.

Celični receptorji za signalne molekule.
Vezava liganda in receptorja je specifična, zato ima vsak hormon svoj receptor. Receptorji se ne razlikujejo med seboj samo glede na vezan ligand, ampak jih lahko, glede na način prenosa signala, razdelimo na skupine. Širše gledano med membranskimi receptorji ločimo receptorje povezane z G-proteini, receptorje z encimsko aktivnostjo, ionske kanalčke in jedrne receptorje.

- Splošne značilnosti prenosa signala
1. Specifičnost – precizna molekularna komplementarnost med signalnimi in receptorskimi molekulami; gre za iste šibke nekovalentne sile, ki vzdružujejo encim – substrat in antigen - protitelo povezave. Prav tako je pomembna specifičnost v različnih vrstah celic.
2. Modularnost – veliko proteinov ima multiple domene, ki prepoznavajo specifične lastnosti drugih proteinov ali citoskeleta celične membrane. Modularnost tako omogoča, mešanje vrste signalnih molekul za sintezo velikega števila raznih multi-encimskih kompleksov z različnimi funkcijami ali celičnimi lokacijami.
3. Adaptacija – aktivacija receptorja sproži povratno informacijo, ki utiša receptor ali ga odstrani iz celične površine – ko se preseže neka saturacijska vrednost (če je signal konstantno prisoten, receptor postane neobčutljiv nanj in se nanj tudi ne odziva).
4. Ojačanje – amplifikacija; ko encimi aktivirajo encime, število afektiranih molekul v encimski kaskadi naraste geometrično -signal se ojačuje, vendar v sorazmerju z začetnim stimulusom.
5. Integracija – sposobnost sistema, da prejme multiple signale in producira združen/enoten odziv, primeren tem kombiniranim potrebam celice ali organizma, kar je potrebno za ohranjanje homeostaze organizma (prepletanje različnih signalnih poti).

Tirozin – kinazni receptorji:
*Struktura receptorja – predstavitev primarne, sekundarne, terciarne in kvartarne strukture proteinov.
Družina membranskih receptorjev z encimsko aktivnostjo (protein kinazna aktivnost), ki transducirajo ekstracelularne signale. Na njih ločimo ekstracelularni in intracelularni (citoplazemski del), ki ju povezuje en sam transmembranski segment.
- Ekstracelularni je N konec, ki je namenjen vezavi liganda.

- Intracelularni del, COOH konec, ima tirozin kinazno aktivnost ali pa je povezan z encimom tirozin kinaza.

Delovanje bom razložila na primeru inzulinskega receptorja INSR.
- Stimulacija inzulinskega receptorja povzroči kaskado proteinskih fosforilacij.
- Sam inzulin v celice ne vstopa ampak povzroči začeten signal, ki potuje po razvejani poti od receptorji na plazemski membrani do na inzulin občutljivih encimov v citosolu in nato v jedro, kjer stimulira transkripcijo specifičnih genov.
INSR sestavljata dve identični α podenoti, ki segata na zunanjo stran plazemske membrane in dve transmembranski β podenoti, ki s karboksilnim (COO-) koncem molita v citosol (torej je dimer dveh αβ monomerov).
α podenoti vsebujeta vezavno domeno za inzulin, intracelularne domene β podenot pa protein kinazno aktivnost, ki prenese fosfatno skupino iz ATP na hidroksilno skupino tirozinskih ostankov v specifičnih tarčnih proteinih.
• Torej vidimo, da inzulinski receptor združuje vse 4 nivoje strukture proteinov:
Primarna: zaporedje aminokislin
Sekundarna: stabilni strukturni elementi: α vijačnica, β zavoji
Terciarna: konformacija proteina v prostoru
Kvartarna: povezovanje dveh ali več polipeptidnih verig v prostoru, kar je izjemnega biološkega pomena: regulatorna kot tudi strukturna vloga
• Kaj se zgodi s strukturo tirozinske kinazne domene, ko se fosforilirajo tirozini – groba shema na tablo
Inaktivirana oblika tirozin – kinazne domene: Aktivacijska zanka leži v aktivnem mestu, nobeden od kritičnih Tyr ostankov ni fosforiliran. To konformacijo stabilizirajo vodikove vezi med Tyr1158 in Asp1132.
Aktivacija tirozin kinazne domene: β podenota fosforilira 3 Tyr ostanke na drugi β podenoti. Posledično, 3 nabiti fosforilirani ostanki Tyr povzročijo 30 ä dolgo spremembo v poziciji aktivacijske zanke v smeri stran od substrata, ki tako postane dostopen za fosforilacijo in vezavo tarčnega proteina.
• INSR ima hiter in počasen odziv; groba predstavitev obeh poti; groba shema na tablo

a.) Insulin kot rastni faktor – pri predstavitvi bom zelo specifične stopnje, ki so spodaj naštete izpustila in predstavila bistvene.
Signalizacija skozi INSR:
1. prične se z vezavo ene molekule inzulina med dve podenoti dimera
2. Aktivira se tirozin kinazna aktivnost – vsaka β podenota fosforilira 3 kritične tirozinske ostanke blizu karboksilnega terminusa druge (sosednje) β podenote. – AVTOFOSFORILACIJA
3. Z avtofosforilacijo INSR postane aktivna Tyr – kinaza, katere tarča je inzulin receptor substrat 1 – IRS1, ki se torej fosforilira na nekaj svojih Tyr ostankov.
4. Fosforilirana IRS1 postane mesto nukleacije za kompleksne proteine, ki nosijo sporočilo od inzulina do končnih tarč v citosolu in jedru, skozi serijo intermediarnih proteinov
- En P-Tyr ostanek IRS1 se veže na SH2 domeno proteina Grb2 (growth factor receptor bound protein 2) je adapterski protein, ki nima encimatske aktivnosti. Njegova naloga je da zbliža 2 proteina, v tem primeru: IRS1 in protein Sos, kajti z njuno interakcijo lahko poteče signalna transdukcija. Grb2 se na s prolinom bogato regijo Sos proteina veže z SH3 domeno.
- Ko je vezan na Grb2 Sos deluje kot gvanozin nukleotid izmenjevalni faktor – GEF in katalizira zamenjavo vezanega GDP z GTP na Ras, ki pa je G protein; Ras lahko obstaja bodisi v GTP- vezani konformaciji, ki je aktivna ali pa GDP-vezani konformaciji, ki je neaktivna.
5. Aktiviran Ras nato veže in aktivira Raf – 1 (prvi izmed treh protein kinaz, ki predstavljajo kaskado v kateri vsaka kinaza aktivira naslednjo z fosforilacijo**)
6. Raf-1 fosforilira MEK (naslednja protein kinaza) na dveh serinskih ostankih in jo s tem aktivira.
7. MEK fosforilira ERK na treoininskem in tirozinskem ostanku ter ga tako aktivira.
8. Aktiviran ERK vstopi v jedro in fosforilira transkripcijske faktorje, kot npr. Elk1
9. Aktiviran (fosforiliran) Elk1 modulira transkripcijo približno 100 inzulin – reguliranih genov.
10. Ti geni pa nosijo zapis za proteine, ki so nujni za celično delitev
BISTVO: inzulin tako deluje kot rastni faktor
b.) Vloga v absorpciji glukoze – premik transporterja glukoze GLUT 4
Grb2 ni edini protein, ki je povezan z fosforiliranim IRS-1. Encim fosfoinozitid 3-kinaza – PI3K, se poeveže z IRS-1 na PI3Kjevi SH2 domeni . Tako aktiviran Pi3K preobrazi membranski lipid fosfatidilinozitol 4,5-bifosfat (PIP2) v fosfatidilinozitol 3,4,5-trifosfat (PIP3) z prenosom fostatne skupine od ATPja.
Negativno nabita glava PIP3 tako moli na citoplazemsko stran membrane in je začetna točka za drugo signalno vejo, ki prav tako vključuje kaskado protein kinaz. (PKB vezan na PIP3 se fosforilira z PDK1. PKB fosforilira GSK3 na serinskem ostanku, ter ga tako INaktivira. Inaktiviran GSK3 ne more inaktivirati glikogen sintaze – GS (s fosforilacijo), zato GS ostane aktiven in sinteza glikogena iz glukoze je pospešena. PKB stimulira premik trasnporterja glukoze GLUT4 iz notranjih veziklov v plazemsko membrano, s čimer poveča absorpcijo glukoze.