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シグナル伝達

 

情報伝達、signal transduction

細胞によって、ある種のシグナル(情報)が他の種類のシグナルに変換される過程。シグナル伝達には多彩な経路が含まれるが、一般には細胞膜上の受容体に、ホルモンなどの細胞外シグナル分子が結合することに始まる。これに引き続き、セカンドメッセンジャー(二次メッセンジャー)や酵素などにより、細胞内の因子が次々にシグナルを受け渡し、その過程が進むにつれ、関与する酵素や分子の数が増大していく。最終的には細胞の機能変化や核内の転写因子による特定遺伝子の転写調節、アポトーシスによる細胞死などをおこす。このような反応の連鎖を「カスケード」と呼び、少しの入力情報から大きな反応(その細胞に固有の機能や、細胞の増殖・分化など)を誘導している。また別の経路との間で影響を与え合うこともあり、これを「クロストーク」と呼んでいる。ステロイドホルモンなど、細胞質内の受容体と結合し直接転写を制御する場合もある。

セカンドメッセンジャーシグナル伝達に関わる低分子化合物であり、サイクリックAMP(cAMP)、サイクリックGMP(cGMP)、カルシウムイオン、イノシトール三リン酸、ジアシルグリセロールなどが含まれる。それぞれ特異的なタンパク質に結合し、活性を変化させることでシグナルを伝える。ホルモンなどの細胞間一次情報伝達物質は、これらセカンドメッセンジャーの合成や分解に関わる酵素や、イオンの膜透過性を変えるイオンチャネルの活性に影響を与える。

プロテインキナーゼ(タンパク質リン酸化酵素)は、特定のタンパク質をリン酸化して活性を変化させることによりシグナルを伝える。リン酸化する位置によってチロシンキナーゼやセリン/スレオニンキナーゼなどに分けられる。細胞膜に存在する細胞増殖因子やインスリン受容体受容体と結合するエフェクタータンパク質、セカンドメッセンジャーにより活性化されるAキナーゼやCキナーゼ、細胞増殖制御に関わるMAPキナーゼなどがある。 GPCRGタンパク質共役型受容体)に結合する一次情報伝達物質からのシグナルは、GTP結合タンパク質を介してセカンドメッセンジャーや、プロテインキナーゼ系に伝えられる。 (2007.8.31 掲載)


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