Επικοινωνιακή συμπεριφορά βιολογικών συστημάτων

• Κύριος συγγραφέας: Στουρνάρα, Ελένη
• Άλλοι συγγραφείς: Stournara, Eleni
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2023
• Θέματα: Ενδοκυτταρικό σηματοδοτικό δίκτυο; Μεταγωγή; Intracellular signalling network; Transduction

Τα κύτταρα και όλοι οι βιολογικοί οργανισμοί έχουν αναπτύξει μηχανισμούς επικοινωνίας οι οποίοι δομούν ένα πολύπλοκο αλλά πλήρως συντονισμένο δίκτυο ενδοκυτταρικής σηματοδότησης, που μοιάζει με αυτό των τηλεπικοινωνιών. Τα κύτταρα δέχονται συνεχώς πολλά και σύνθετα ερεθίσματα από το περιβάλλον τους. Βασική ιδιότητα της λειτουργίας του κυττάρου είναι η απόκριση σε αυτά τα ερεθίσματα. Το κύτταρο, ως δέκτης, αντιλαμβάνεται τα διάφορα ερεθίσματα ως «σήματα εισόδου» και αποκρίνεται σε αυτά, ως πομπός, μέσω «σημάτων εξόδου». Η λήψη των «σημάτων εισόδου» γίνεται από συγκεκριμένους υποδοχείς, οι οποίοι εντοπίζονται σε συγκεκριμένες θέσεις του κυτοπλάσματος ή της κυτταρικής μεμβράνης. Οι υποδοχείς αυτοί σε πολλές περιπτώσεις οργανώνονται σε «κυτταρικές σχεδίες» επηρεάζοντας με αυτόν τον τρόπο την ένταση του λαμβανόμενου σήματος. Την αναγνώριση του σήματος ακολουθεί μια σειρά ενεργοποιήσεων ειδικών πρωτεϊνών-ενζύμων (σηματοδοτικών κόμβων), οι οποίες δομούν ένα σηματοδοτικό μονοπάτι, το οποίο στοχεύει σε συγκεκριμένο γονίδιο είτε στον πυρήνα του κυττάρου είτε σε άλλα οργανίδια, όπου θα παράξει την επιθυμητή απόκριση. Οι πρωτεΐνες του σηματοδοτικού μονοπατιού, αποτελούν τους κόμβους του «ασύρματου ενδοκυτταρικού δικτύου» που εκτείνεται εντός του κυτοπλάσματος και η επικοινωνία μεταξύ των πρωτεϊνικών κόμβων γίνεται μέσω απλών βιοχημικών αντιδράσεων. Κατά την απόκριση και την παραγωγή του «σήματος εξόδου» παρατηρείται η αντίστροφη πορεία στο κυτόπλασμα. Το «σήμα εξόδου» ξεκινά από τον πυρήνα και πρέπει να ταξιδέψει σε διάφορες κατευθύνσεις, όπως π.χ. μέχρι τη πλασματική μεμβράνη, ή μέχρι άλλα οργανίδια ή μέχρι συγκεκριμένους ενδοπλασματικούς μικρο-χώρους, πάλι λαμβάνοντας διάφορες μορφές. Η απόκριση των ενδοκυτταρικών σηματοδοτικών δικτύων συνάδει με το «μηχανισμό εντοπισμού πρωτεϊνών φορτίου». Βασικός στόχος του αποκρινόμενου κυττάρου είναι η παραγωγή συγκεκριμένης πρωτεΐνης, σε συγκεκριμένη συγκέντρωση, σε συγκεκριμένη θέση μέσα στο κύτταρο και σε συγκεκριμένο χρόνο. Για τον εντοπισμό των πρωτεϊνών, λαμβάνει δράση ο κυτταροσκελετός, ο οποίος δομεί ένα δυναμικό «ενσύρματο δίκτυο» μετάδοσης και μεταγωγής φορτίων, το οποίο συμπληρώνει και συνεργάζεται αποτελεσματικά με το «ασύρματο δίκτυο» που δομούν τα σηματοδοτικά μονοπάτια των πρωτεϊνών. Καθ' όλη τη διαδικασία λήψης και μετάδοσης του «σήματος εισόδου» αλλά και απόκρισης μέσω των «σημάτων εξόδου», λαμβάνουν δράση πολύπλοκοι μηχανισμοί μεταγωγής σήματος. Μεταγωγή σήματος στα βιολογικά συστήματα είναι η διαδικασία επεξεργασίας σήματος, που περιλαμβάνει την αποκωδικοποίηση των «σημάτων εισόδου», τη μετάδοση τους με διάφορες μορφές μέσα στο κύτταρο και την κωδικοποίηση του κατάλληλου «σήματος εξόδου». Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μελέτη και κατανόηση του τρόπου επικοινωνίας των βιολογικών συστημάτων έτσι ώστε να δημιουργηθούν πρότυπα εξελιγμένα δομοστοιχεία κατάλληλα για την ένταξη τους σε μια ποικιλία τηλεπικοινωνιακών δομών και εφαρμογών.