プリンキピア

第9章細胞間の情報伝達

Review Questions確認問題

Exercises 2–6練習問題 2–6
Exercise 2問題 2
What property prevents the ligands of cell-surface receptors from entering the cell?
細胞表面受容体のリガンドが細胞の中に入れないのは、どのような性質のためか。
  1. The molecules bind to the extracellular domain.
    分子が細胞外ドメインに結合する。
  2. The molecules are hydrophilic and cannot penetrate the hydrophobic interior of the plasma membrane.
    分子が親水性で、細胞膜の疎水性の内部を通過できない。
  3. The molecules are attached to transport proteins that deliver them through the bloodstream to target cells.
    分子が輸送タンパク質に結合しており、血流を介して標的細胞へ届けられる。
  4. The ligands are able to penetrate the membrane and directly influence gene expression upon receptor binding.
    リガンドが膜を通過でき、受容体に結合すると遺伝子発現に直接影響する。
Solution解き方
B
B
Exercise 3問題 3
The secretion of hormones by the pituitary gland is an example of _______________.
下垂体によるホルモンの分泌は、_______________の例である。
  1. autocrine signaling
    オートクリンシグナル伝達
  2. paracrine signaling
    パラクリンシグナル伝達
  3. endocrine signaling
    内分泌シグナル伝達
  4. direct signaling across gap junctions
    ギャップ結合を介した直接のシグナル伝達
Solution解き方
C
C
Exercise 4問題 4
Why are ion channels necessary to transport ions into or out of a cell?
イオンを細胞の内外へ運ぶのにイオンチャネルが必要なのはなぜか。
  1. Ions are too large to diffuse through the membrane.
    イオンが大きすぎて膜を拡散で通れないため。
  2. Ions are charged particles and cannot diffuse through the hydrophobic interior of the membrane.
    イオンは荷電粒子であり、膜の疎水性の内部を拡散で通れないため。
  3. Ions do not need ion channels to move through the membrane.
    イオンが膜を通るのにイオンチャネルは必要ない。
  4. Ions bind to carrier proteins in the bloodstream, which must be removed before transport into the cell.
    イオンは血中で担体タンパク質に結合しており、細胞内に運ぶ前にそのタンパク質を除かなければならないため。
Solution解き方
B
B
Exercise 5問題 5
Endocrine signals are transmitted more slowly than paracrine signals because ___________.
内分泌シグナルがパラクリンシグナルより遅く伝わるのは、___________ためである。
  1. the ligands are transported through the bloodstream and travel greater distances
    リガンドが血流を介してより長い距離を運ばれる
  2. the target and signaling cells are close together
    標的細胞とシグナルを送る細胞が近くにある
  3. the ligands are degraded rapidly
    リガンドが速やかに分解される
  4. the ligands don't bind to carrier proteins during transport
    輸送中にリガンドが担体タンパク質に結合しない
Solution解き方
A
A
Exercise 6問題 6
A scientist notices that when she adds a small, water-soluble molecule to a dish of cells, the cells turn off transcription of a gene. She hypothesizes that the ligand she added binds to a(n) ______ receptor.
ある科学者は、細胞を入れた培養皿に小さな水溶性分子を加えると、細胞がある遺伝子の転写を止めることに気付いた。加えたリガンドは______受容体に結合したという仮説を立てた。
  1. Intracellular
    細胞内
  2. Hormone
    ホルモン
  3. Enzyme-linked
    酵素共役型
  4. Gated ion channel-linked
    ゲート付きイオンチャネル共役型
Solution解き方
C
C

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 7–11練習問題 7–11
Exercise 7問題 7
What is the difference between intracellular signaling and intercellular signaling?
細胞内シグナル伝達と細胞間シグナル伝達の違いは何か。
Solution解き方
Intracellular signaling occurs within a cell, and intercellular signaling occurs between cells.
細胞内シグナル伝達は1個の細胞の内部で、細胞間シグナル伝達は細胞どうしの間で起こる。
Exercise 8問題 8
How are the effects of paracrine signaling limited to an area near the signaling cells?
パラクリンシグナル伝達の効果は、どのようにしてシグナルを送る細胞の近くに限定されるか。
Solution解き方
The secreted ligands are quickly removed by degradation or reabsorption into the cell so that they cannot travel far.
分泌されたリガンドが分解や細胞への再吸収によって速やかに取り除かれるので、遠くまで移動できない。
Exercise 9問題 9
What are the differences between internal receptors and cell-surface receptors?
細胞内受容体と細胞表面受容体にはどのような違いがあるか。
Solution解き方
Internal receptors are located inside the cell, and their ligands enter the cell to bind the receptor. The complex formed by the internal receptor and the ligand then enters the nucleus and directly affects protein production by binding to the chromosomal DNA and initiating the making of mRNA that codes for proteins. Cell-surface receptors, however, are embedded in the plasma membrane, and their ligands do not enter the cell. Binding of the ligand to the cell-surface receptor initiates a cell signaling cascade and does not directly influence the making of proteins; however, it may involve the activation of intracellular proteins.
細胞内受容体は細胞の内部にあり、リガンドは細胞内へ入って受容体に結合する。できた複合体は核へ入り、染色体DNAに結合してタンパク質をコードするmRNAの合成を始めることで、タンパク質の生産に直接影響する。一方、細胞表面受容体は細胞膜に埋め込まれ、リガンドは細胞内へ入らない。リガンドの結合は細胞のシグナル伝達カスケードを開始させ、タンパク質合成に直接は影響しないが、細胞内タンパク質の活性化を伴うことがある。
Exercise 10問題 10
Cells grown in the laboratory are mixed with a dye molecule that is unable to pass through the plasma membrane. If a ligand is added to the cells, observations show that the dye enters the cells. What type of receptor did the ligand bind to on the cell surface?
実験室で培養した細胞に、細胞膜を通過できない色素分子を混ぜた。リガンドを加えると、色素が細胞内に入ることが観察された。リガンドは細胞表面のどの種類の受容体に結合したのか。
Solution解き方
An ion channel receptor opened up a pore in the membrane, which allowed the ionic dye to move into the cell.
イオンチャネル受容体が膜の孔を開き、イオン性の色素が細胞内へ移動できるようになった。
Exercise 11問題 11
Insulin is a hormone that regulates blood sugar by binding to its receptor, insulin receptor tyrosine kinase. How does insulin’s behavior differ from steroid hormone signaling, and what can you infer about its structure?
インスリンは、その受容体であるインスリン受容体型チロシンキナーゼに結合して血糖値を調節するホルモンである。インスリンの働き方はステロイドホルモンのシグナル伝達とどう異なるか。また、その構造について何が推測できるか。
Solution解き方
Insulin’s receptor is an enzyme-linked transmembrane receptor, as can be determined from the “tyrosine kinase” in its name. This receptor is embedded in the plasma membrane, and insulin binds to its extracellular (outer) surface to initiate intracellular signaling cascades.
名前に「チロシンキナーゼ」とあることから、インスリン受容体は酵素共役型の膜貫通受容体だと分かる。この受容体は細胞膜に埋め込まれており、インスリンは細胞外側の表面に結合して、細胞内のシグナル伝達カスケードを開始させる。
Normally, steroid hormones cross the plasma membrane to bind with intracellular receptors. These intracellular hormone-receptor complexes then interact directly with DNA to regulate transcription. This limits steroid hormones to be small, non-polar molecules so they can cross the plasma membrane. However, since insulin does not have to cross into the cell it could be large or polar (it is a small, polar molecule).
通常、ステロイドホルモンは細胞膜を通過して細胞内受容体に結合する。このホルモンと受容体の複合体はDNAと直接相互作用し、転写を調節する。そのため、細胞膜を通過できるように、ステロイドホルモンは小さな無極性分子に限られる。一方、インスリンは細胞内に入る必要がないため、大きくても極性があってもよい（実際には小さな極性分子である）。
autocrine signal
オートクリンシグナル
signal that is sent and received by the same or similar nearby cells
同じ細胞、または近くの同種の細胞が送り、受け取るシグナル。
cell-surface receptor
細胞表面受容体
cell-surface protein that transmits a signal from the exterior of the cell to the interior, even though the ligand does not enter the cell
リガンドが細胞内に入らなくても、細胞外から内部へシグナルを伝える細胞表面のタンパク質。
chemical synapse
化学シナプス
small space between axon terminals and dendrites of nerve cells where neurotransmitters function
神経細胞の軸索末端と樹状突起の間にある、神経伝達物質が働く小さな空間。
endocrine cell
内分泌細胞
cell that releases ligands involved in endocrine signaling (hormones)
内分泌シグナル伝達にかかわるリガンド（ホルモン）を放出する細胞。
endocrine signal
内分泌シグナル
long-distance signal that is delivered by ligands (hormones) traveling through an organism's circulatory system from the signaling cell to the target cell
リガンド（ホルモン）が生物の循環系を通り、送信細胞から標的細胞へ届ける長距離のシグナル。
enzyme-linked receptor
酵素共役型受容体
cell-surface receptor with intracellular domains that are associated with membrane-bound enzymes
膜結合酵素と結び付いた細胞内ドメインを持つ細胞表面受容体。
extracellular domain
細胞外ドメイン
region of a cell-surface receptor that is located on the cell surface
細胞表面受容体のうち、細胞の表面に位置する領域。
G-protein-linked receptor
Gタンパク質共役型受容体
cell-surface receptor that activates membrane-bound G-proteins to transmit a signal from the receptor to nearby membrane components
膜結合Gタンパク質を活性化して、受容体から近くの膜成分へシグナルを伝える細胞表面受容体。
intercellular signaling
細胞間シグナル伝達
communication between a cell
細胞間の連絡。
internal receptor
細胞内受容体
(also, intracellular receptor) receptor protein that is located in the cytosol of a cell and binds to ligands that pass through the plasma membrane
細胞質基質に存在し、細胞膜を通過するリガンドに結合する受容体タンパク質。細胞内部の受容体ともいう。
intracellular mediator
細胞内メディエーター
(also, second messenger) small molecule that transmits signals within a cell
細胞内でシグナルを伝える小分子。セカンドメッセンジャーともいう。
intracellular signaling
細胞内シグナル伝達
communication within cells
細胞内部の連絡。
ion channel-linked receptor
イオンチャネル共役型受容体
cell-surface receptor that forms a plasma membrane channel, which opens when a ligand binds to the extracellular domain (ligand-gated channels)
細胞膜のチャネルを形成する細胞表面受容体。細胞外ドメインへリガンドが結合すると開く（リガンド作動性チャネル）。
ligand
リガンド
molecule produced by a signaling cell that binds with a specific receptor, delivering a signal in the process
シグナルを送る細胞が作る分子。特定の受容体に結合し、その過程でシグナルを伝える。
neurotransmitter
神経伝達物質
chemical ligand that carries a signal from one nerve cell to the next
ある神経細胞から次の神経細胞へシグナルを運ぶ化学リガンド。
paracrine signal
パラクリンシグナル
signal between nearby cells that is delivered by ligands traveling in the liquid medium in the space between the cells
細胞間の液体中をリガンドが移動して伝える、近隣の細胞間のシグナル。
receptor
受容体
protein in or on a target cell that bind to ligands
標的細胞の内部または表面にあり、リガンドに結合するタンパク質。
signaling cell
シグナルを送る細胞
cell that releases signal molecules that allow communication with another cell
別の細胞と連絡できるシグナル分子を放出する細胞。
synaptic signal
シナプスシグナル
chemical signal (neurotransmitter) that travels between nerve cells
神経細胞の間を移動する化学シグナル（神経伝達物質）。
target cell
標的細胞
cell that has a receptor for a signal or ligand from a signaling cell
シグナルを送る細胞からのシグナルまたはリガンドに対する受容体を持つ細胞。