シグナル伝達の仕組み～変換～

細胞はどのように情報を伝達するのか？

細胞と細胞は情報を伝え合う必要があります。体内をめぐる情報網も、ミクロ的視点でみると細胞から細胞へ情報を伝え続けています。

細胞間の情報伝達は、直接的に伝える方法と間接的に伝える方法があります。

直接的に伝えるのは、ギャップ結合によってくっついている細胞間での情報伝達です。
ギャップ結合について詳しくはこちら

一方間接的に情報を伝えるということは、離れた細胞に遠隔で伝達するということです。

このとき植物や動物はホルモンと呼ばれる物質を送ることで、シグナル伝達を行います。
ホルモンを用いるシグナル伝達なので、内分泌型シグナル伝達とも呼ばれます。

ホルモンが情報を伝達する反応は、受容・変換・応答の3つの段階に分けて考えられます。

すなわち、

シグナル分子（ホルモン）が細胞膜にある受容体に結合することで細胞膜が認識し、

細胞内で他の分子を動かすことで情報を伝達し、

様々な細胞応答を起こすきっかけになる

という３段階です。

ホルモンのような、受容体に結合することで細胞外から細胞内へ情報を伝えるシグナル分子のことをリガンドといいます。

このページでは、変換について説明していきます！

受容についてはこちらのページで解説しています！

細胞膜の受容体によってシグナル分子が受容された後は、その情報を、細胞応答を引き起こすタンパク質に伝えます。この経路を変換とし、どのように情報が伝達されていくのか見ていきます。

変換経路が存在するメリットは主に２つです。

１つめはシグナルを増幅できることです。これによって多くの分子にシグナルを伝えて、連動した応答などが可能になります。

２つめは情報伝達の制御を行いやすいということです。

変換経路は主に3種類あります。

リン酸化カスケードと、カルシウムイオン（Ca^2＋）による反応と、cAMPによる反応です。

カスケードというのは、数段からなる滝を意味します。

細胞内の情報伝達や細胞応答を制御するために、タンパク質のリン酸化と脱リン酸化によってシグナルが伝達されるプロセスです。

リン酸化は、リン酸基 (-PO4) をタンパク質に付加する反応のことです。この反応は、タンパク質キナーゼと呼ばれる酵素によって触媒されます。

反応によってできたものが次の反応の引き金になり、その反応でできたものがまた次の反応の引き金になり…というイメージです。

細胞膜にある受容体にシグナル分子が受容される
中継分子が活性化され、それによってタンパク質キナーゼが活性化される
タンパク質キナーゼは、特定のアミノ酸残基（通常はセリン、スレオニン、またはチロシン）にリン酸基を転移する（＝リン酸化する）能力を持っており、活性化されたキナーゼはリン酸基をATPから受け取り、別のタンパク質キナーゼにリン酸基を転移することでを活性化させる
タンパク質ホスファターゼが活性化型のタンパク質キナーゼからリン酸基を外し、再び不活性型に戻すことで再利用が可能になる
３と４の過程が繰り返されることでリン酸化が次々と進み、シグナル伝達の情報が伝わっていく
タンパク質キナーゼは特定のタンパク質を活性化させることで、細胞応答が始まる