Эффектор (биология)

Малая молекула, влияющая на биологическую активность

Пример молекулы-эффектора Serrate RNA

В биологии эффектор — это общий термин, который может относиться к нескольким типам молекул или клеток в зависимости от контекста:

Малые молекулярные эффекторы

• Небольшую молекулу , которая избирательно связывается с белком для регулирования его биологической активности , можно назвать эффектором. Таким образом, молекулы эффектора действуют как лиганды , которые могут увеличивать или уменьшать активность фермента , экспрессию генов , влиять на клеточную сигнализацию или другие функции белка. Примером такого эффектора является кислород, который является аллостерическим эффектором гемоглобина - связывание кислорода с одной из четырех субъединиц гемоглобина значительно увеличивает сродство остальных субъединиц к кислороду. ^[1] Некоторые молекулы лекарственных средств также попадают в эту категорию - например, антибиотик рифампицин, используемый при лечении туберкулеза, связывает субъединицу фактора инициации σ бактериальной РНК-полимеразы, предотвращая транскрипцию бактериальных генов. ^[2]
• Этот термин также может использоваться для описания небольших молекул, которые могут напрямую связываться с мРНК и регулировать их экспрессию . ^[3] Одним из примеров такого эффектора является гуанин, который можно распознать по определенным последовательностям (известным как рибопереключатели ), обнаруженным на мРНК, и его связывание с этими последовательностями предотвращает трансляцию мРНК в белок. ^[4] См. также: пуриновый рибопереключатель .

Белковые эффекторы

• Термин «эффектор» также может использоваться для обозначения белка, который участвует в каскадах клеточной передачи сигнала . Примером являются белки-эффекторы RAS, которые все способны связывать RAS .GTP, но при этом запускают различные клеточные пути, такие как путь Ras-Raf-MEK-ERK , путь PI3K или несколько других. ^[5]
• Эффекторный гормон — это гормон, который действует на определенную ткань. Примером такого гормона является тироксин (Т4), который регулирует обмен веществ во многих тканях по всему организму. ^[6]
• Эффекторы антител — это эффекторы, участвующие в производстве и секреции молекул, участвующих в защите от патогенов, таких как иммуноглобулин. Многие антитела затем действуют как эффекторные молекулы для иммунной системы организма. ^[7]
• Бактериальные эффекторные белки — это белки, которые вводятся (обычно патогенными ) бактериальными клетками в клетки хозяина. Введенные белки выполняют различные функции в зависимости от бактерии-источника, но обычно их цель — ингибировать иммунный ответ клеток хозяина. ^[8] Примером таких белков являются белки-эффекторы, подобные активаторам транскрипции (TALE), секретируемые бактериями рода Xanthomonas . ^[9]
• Грибковые эффекторы секретируются патогенными или полезными грибами в клетки-хозяева и вокруг них с помощью инвазивных гиф, чтобы отключить компоненты защиты или облегчить колонизацию. Системы секреции белков у грибов включают Spitzenkörper . ^[10]

РНК-эффекторы

• Некоторые патогены растений, такие как Botrytis cinerea, секретируют малые РНК (мРНК) в клетки-хозяева и подавляют растительные белки, участвующие в иммунном ответе, посредством РНК-интерференции . ^[11]

Эффекторные клетки

• В иммунологии эффекторные клетки — это клетки врожденной или адаптивной иммунной системы, которые опосредуют иммунный ответ . ^[12]
• Эффекторные нейроны можно использовать для обозначения популяции нейронов в нервной системе, которые отвечают за определенную функцию мозга. Примером являются нейроны в области анестезии мезопонтной покрышки (MPTA) ствола мозга, которые были обозначены как область мозга, которая реагирует на анестетики в модели грызунов. ^[13]

Типы

• Активатор ферментов
• Ингибитор ферментов

Ссылки

1. Такаянаги, Масаёши; Курисаки, Икуо; Нагаока, Масатака (2014-04-08). "Неспецифический аллостерический эффект кислорода на гемоглобин человека при высоком парциальном давлении кислорода". Scientific Reports . 4 (1): 4601. Bibcode :2014NatSR...4E4601T. doi :10.1038/srep04601. ISSN  2045-2322. PMC  3978498 . PMID  24710521.
2. Арцимович, Ирина; Васильева, Марина Н.; Светлов, Дмитрий; Светлов, Владимир; Передерина, Анна; Игараши, Нориюки; Мацугаки, Наохиро; Вакацуки, Соичи; Тахиров, Тахир Х.; Васильев, Дмитрий Г. (2005-08-12). "Аллостерическая модуляция каталитической реакции РНК-полимеразы — важный компонент контроля транскрипции рифамицинами". Cell . 122 (3): 351–363. doi : 10.1016/j.cell.2005.07.014 . ISSN  0092-8674. PMID  16096056. S2CID  8237649.
3. Гарст, AD; Эдвардс, AL; Бэти, RT (2011-06-01). «Рибопереключатели: структуры и механизмы». Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 3 (6): a003533. doi :10.1101/cshperspect.a003533. ISSN  1943-0264. PMC 3098680. PMID 20943759  . 
4. Mulhbacher, Jérôme; Lafontaine, Daniel A. (август 2007 г.). «Детерминанты распознавания лигандов гуаниновыми рибопереключателями». Nucleic Acids Research . 35 (16): 5568–5580. doi :10.1093/nar/gkm572. ISSN  1362-4962. PMC 2018637. PMID  17704135 . 
5. Киль, Кристина; Маталланас, Дэвид; Колх, Уолтер (2021). «Внутри и снаружи эффекторных комплексов RAS». Биомолекулы . 11 (2): 236. doi : 10.3390/biom11020236 . PMC 7915224. PMID  33562401 . 
6. Тендлер, Авичай; Бар, Алон; Мендельсон-Коэн, Нетта; Карин, Омер; Коханим, Яэль Корем; Маймон, Лиор; Майло, Томер; Раз, Мория; Мэйо, Ави; Тана, Амос; Ури, Алон (15 сентября 2021 г.). «Гормональная сезонность в медицинских записях предполагает циркуляцию эндокринных цепей». Ежегодник детской эндокринологии . 118 (7). дои :10.1530/ey.18.15.12. ISSN  1662-4009. ПМЦ 7896322 . ПМИД  33531344. 
7. Остинди СК, Лазар Г.А., Шурман Дж., Паррен П.В. (октябрь 2022 г.). «Авидность эффекторных функций антител и разработка биотерапевтических препаратов». Обзоры природы. Открытие наркотиков . 21 (10): 715–735. дои : 10.1038/s41573-022-00501-8. ПМЦ 9255845 . ПМИД  35790857. 
8. Wagner S, Grin I, Malmsheimer S, Singh N, Torres-Vargas CE, Westerhausen S (октябрь 2018 г.). «Бактериальные системы секреции III типа: сложное устройство для доставки бактериальных эффекторных белков в эукариотические клетки-хозяева». FEMS Microbiology Letters . 365 (19). doi :10.1093/femsle/fny201. PMC 6140923. PMID  30107569 . 
9. Штраус, Тина; ван Поке, член парламента от Remco; Штраус, Аннетт; Ремер, Патрик; Минсаваж, Джеральд В.; Сингх, Сильвия; Вольф, Кристина; Штраус, Аксель; Ким, Сынгилл; Ли, Хён-А; Ём, Сон-Ин; Парниске, Мартин; Столл, Роберт Э.; Джонс, Джеффри Б.; Чой, Дойл (20 ноября 2012 г.). «RNA-seq точно определяет ген устойчивости, активируемый эффектором Xanthomonas TAL, в геноме крупных культур». Труды Национальной академии наук . 109 (47): 19480–19485. Бибкод : 2012PNAS..10919480S. doi : 10.1073/pnas.1212415109 . ISSN  0027-8424. PMC 3511116. PMID  23132937 . 
10. Steinberg G (март 2007). «Рост гиф: история о моторах, липидах и Spitzenkörper». Eukaryotic Cell . 6 (3): 351–360. doi :10.1128 / EC.00381-06. PMC 1828937. PMID  17259546. 
11. Ван, Мин; Вайберг, Арне; Цзинь, Хейлинг (апрель 2015 г.). «Малые РНК патогенов: новый класс эффекторов для атак патогенов: малые РНК патогенов при атаке». Molecular Plant Pathology . 16 (3): 219–223. doi :10.1111/mpp.12233. PMC 6638317 . PMID  25764211. 
12. Арноне, Барон; Чжао, Сяоци; Цзоу, Чжипэн; Цинь, Ганцзянь; Чэн, Мин (2015-01-01), Тан, Яолян; Дон, Буддадеб (ред.), "Глава 11 - Диагностическое и прогностическое применение циркулирующих экзосом с большим содержанием микроРНК", Экзосомы, полученные из мезенхимальных стволовых клеток , Бостон: Academic Press, стр. 223–256, doi :10.1016/b978-0-12-800164-6.00011-3, ISBN 978-0-12-800164-6, получено 2023-01-18
13. Барон, Марк; Васо, Кристина; Авигдор, Тамир; Чарит, Елена; Минерт, Энн; Девор, Маршалл (2022-11-01). «Анестезиологическая потеря сознания, вызванная хемогенетическим возбуждением эффекторных нейронов мезопонтина». Experimental Neurology . 357 : 114169. doi :10.1016/j.expneurol.2022.114169. ISSN  0014-4886. PMID  35817130. S2CID  250361680.