第37章内分泌系
37.2 How Hormones Work37.2 ホルモンの働き方
Learning Objectives学習目標
By the end of this section, you will be able to do the following:
この節を学び終えると、次のことができるようになる。
- Explain how hormones workホルモンの働き方を説明する。
- Discuss the role of different types of hormone receptors各種のホルモン受容体の役割を論じる。
Hormones mediate changes in target cells by binding to specific hormone receptors. In this way, even though hormones circulate throughout the body and come into contact with many different cell types, they only affect cells that possess the necessary receptors. Receptors for a specific hormone may be found on many different cells or may be limited to a small number of specialized cells. For example, thyroid hormones act on many different tissue types, stimulating metabolic activity throughout the body. Cells can have many receptors for the same hormone but often also possess receptors for different types of hormones. The number of receptors that respond to a hormone determines the cell’s sensitivity to that hormone, and the resulting cellular response. Additionally, the number of receptors that respond to a hormone can change over time, resulting in increased or decreased cell sensitivity. In up-regulation, the number of receptors increases in response to prolonged low hormone levels, making the cell more sensitive to the hormone and allowing for more cellular activity. When the number of receptors decreases in response to rising hormone levels, called down-regulation, cellular activity is reduced.
英語のヒント
ホルモンは、特定のホルモン受容体に結合し、標的細胞の変化を仲介する。そのため全身を循環してさまざまな細胞に接しても、必要な受容体をもつ細胞だけに作用する。特定のホルモンの受容体が、多くの異なる細胞にある場合も、少数の特殊な細胞に限られる場合もある。たとえば甲状腺ホルモンは多くの組織に作用し、全身の代謝活動を刺激する。細胞は、同じホルモンへの受容体を多数もつことがあり、異なる種類のホルモンの受容体をもつことも多い。あるホルモンに応答する受容体の数は、そのホルモンへの細胞の感受性と、生じる細胞応答を決める。受容体の数は時間とともに変わり、感受性が上がったり下がったりする。アップレギュレーションでは、低いホルモン濃度が長く続くと受容体が増え、細胞がより敏感になり、細胞活動も増える。ホルモン濃度の上昇に応じて受容体が減る場合をダウンレギュレーションといい、細胞活動は低下する。
Receptor binding alters cellular activity and results in an increase or decrease in normal body processes. Depending on the location of the protein receptor on the target cell and the chemical structure of the hormone, hormones can mediate changes directly by binding to intracellular hormone receptors and modulating gene transcription, or indirectly by binding to cell surface receptors and stimulating signaling pathways.
受容体への結合は細胞の活動を変え、正常な体の過程を増強または減弱させる。作用の仕方は、標的細胞での受容体タンパク質の位置と、ホルモンの化学構造による。細胞内受容体に結合し、遺伝子転写を調節して直接変化を起こす場合と、細胞表面の受容体に結合し、信号伝達経路を刺激して間接的に変化を起こす場合がある。
Intracellular Hormone Receptors細胞内ホルモン受容体
Lipid-derived (soluble) hormones such as steroid hormones diffuse across the membranes of the endocrine cell. Once outside the cell, they bind to transport proteins that keep them soluble in the bloodstream. At the target cell, the hormones are released from the carrier protein and diffuse across the lipid bilayer of the plasma membrane of cells. The steroid hormones pass through the plasma membrane of a target cell and adhere to intracellular receptors residing in the cytoplasm or in the nucleus. The cell signaling pathways induced by the steroid hormones regulate specific genes on the cell's DNA. The hormones and receptor complex act as transcription regulators by increasing or decreasing the synthesis of mRNA molecules of specific genes. This, in turn, determines the amount of corresponding protein that is synthesized by altering gene expression. This protein can be used either to change the structure of the cell or to produce enzymes that catalyze chemical reactions. In this way, the steroid hormone regulates specific cell processes as illustrated in Figure 37.5.
英語のヒント
ステロイドホルモンなどの脂質由来の脂溶性ホルモンは、内分泌細胞の膜を拡散して通過する。外へ出ると輸送タンパク質に結合し、血流中で溶けた状態を保つ。標的細胞では運搬タンパク質から離れ、細胞膜の脂質二重層を拡散して通る。ステロイドホルモンは標的細胞の膜を通り、細胞質か核にある細胞内受容体に結合する。それが引き起こす信号伝達経路は、細胞のDNA上の特定の遺伝子を調節する。ホルモンと受容体の複合体は転写調節因子として働き、特定の遺伝子のmRNA合成を増やしたり減らしたりする。この遺伝子発現の変化によって、対応するタンパク質の合成量が決まる。そのタンパク質は細胞の構造を変えるためや、化学反応を触媒する酵素をつくるために使われる。図37.5に示すように、ステロイドホルモンはこの方法で細胞の特定の過程を調節する。
Other lipid-soluble hormones that are not steroid hormones, such as vitamin D and thyroxine, have receptors located in the nucleus. While thyroxine is mostly hydrophobic, its passage across the membrane is dependent on transporter protein. Vitamin D diffuses across both the plasma membrane and the nuclear envelope. Once in the cell, both hormones bind to receptors in the nucleus. The hormone-receptor complex stimulates transcription of specific genes.
英語のヒント
ビタミンDやチロキシンなど、ステロイドではない他の脂溶性ホルモンの受容体は核内にある。チロキシンは大部分が疎水性だが、膜の通過には輸送体タンパク質を必要とする。ビタミンDは細胞膜と核膜の両方を拡散して通る。細胞内に入ると、どちらも核内受容体に結合し、ホルモン・受容体複合体が特定の遺伝子の転写を促進する。