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Diversity in Cell Signaling Responses01:22

Diversity in Cell Signaling Responses

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The physiological function of a cell and cellular communication are outcomes of a range of extrinsic signals, intracellular signaling pathways, and cellular responses. No two cell types express the same repertoire of signaling components. Receptors are highly selective for their cognate ligands, but once activated, they can alter multiple cellular processes such as DNA transcription, protein synthesis, and metabolic activity. 
Graded and Abrupt Responses
Some signaling systems generate...
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Overview of Cell Signaling01:23

Overview of Cell Signaling

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Despite the protective membrane that separates a cell from the environment, cells need the ability to detect and respond to environmental changes. Additionally, cells often need to communicate with one another. Unicellular and multicellular organisms use a variety of cell signaling mechanisms to communicate with the environment.
Cells respond to many types of information, often through receptor proteins positioned on the membrane. For example, skin cells respond to and transmit touch...
20.3K
Cell Signaling Feedback Loops01:07

Cell Signaling Feedback Loops

6.3K
Positive and negative feedback loops are crucial for regulating biological signaling systems. These feedback loops are processes that connect output signals to their inputs.
Negative feedback loops
Most signaling systems have negative feedback loops that can perform different functions such as output limiter, and adaptation.
Output limiter
Upon receiving an input signal, the cellular response rapidly increases until a threshold is reached. Beyond this threshold, a negative feedback loop...
6.3K

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Un sistema programable de reacción-difusión para el diseño de circuitos de señalización de células espaciotemporales

Rohith Rajasekaran1, Chih-Chia Chang2, Elliott W Z Weix3

  • 1Department of Biochemistry, University of Wisconsin-Madison, Madison, WI 53706, USA; Integrated Program in Biochemistry Graduate Program, University of Wisconsin-Madison, Madison, WI 53706, USA.

Cell
|January 5, 2024
PubMed
Resumen

Los científicos diseñaron circuitos de proteínas programables en células de mamíferos utilizando proteínas bacterianas MinD y MinE (MinDE). Estos circuitos crean señales de código de barras de frecuencia para visualizar y controlar las actividades celulares.

Palabras clave:
Informadores de una sola célula AM/FMProcesamiento digital de señalesCondensados de proteínasOscilaciones de las proteínasSistemas de difusión de reaccióncircuitos de señalización espacio-temporalBiología sintética

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Área de la Ciencia:

  • Biología sintética
  • Ingeniería celular
  • La biofísica

Sus antecedentes:

  • Las células utilizan señales espaciotemporales complejas para las funciones biológicas.
  • Las estrategias sintéticas actuales para la ingeniería de la dinámica espacial-temporal celular son limitadas.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar una plataforma de difusión de reacción programable para diseñar oscilaciones, patrones y circuitos de proteínas en células de mamíferos.
  • Para permitir un control preciso y la visualización de las actividades celulares en la longitud crítica y escalas de tiempo.

Principales métodos:

  • Utilizó proteínas bacterianas MinD y MinE (MinDE) para crear circuitos programables de reacción y difusión.
  • Interacciones proteína-proteína diseñadas para vincular la dinámica del circuito con las funciones celulares.
  • Procesamiento de señales digitales para el análisis de señales de fluorescencia con código de barras de frecuencia.

Principales resultados:

  • Los circuitos MinDE demostrados funcionan como "radios de una sola célula" que emiten señales de código de barras de frecuencia.
  • Construido circuitos de reportero para visualizar la dinámica de señalización celular endógena.
  • Construimos circuitos de control para modelar sintéticamente las actividades celulares como el ensamblaje de condensado de proteínas y la filamentación de actina.

Conclusiones:

  • Estableció un nuevo paradigma para la ingeniería de la señalización espacio-temporal en células de mamíferos.
  • Habilitado la visualización, sondeo y control sintético de las actividades celulares.
  • Abrió nuevas vías para entender y manipular la biología celular.