Кіріспе

Қоректік заттарды сезу – жасушаның глюкоза сияқты отын субстраттарын тану және оларға жауап беру қабілеті. Жасуша пайдаланатын әр отын түріне пайдаланудың әртүрлі жолдары және ферменттер мен кофакторлар сияқты қосымша молекулалар қажет. Ресурстарды сақтау үшін жасуша тек қазіргі уақытта қажетті молекулаларды ғана өндіреді. Жасушаға қолжетімді отынның деңгейі мен түрі, оның геномынан қандай ферменттерді өндіру керектігін анықтайды. Белгілі бір отын молекулаларының болуымен белсендірілетін жасуша мембранасының бетіндегі рецепторлар, каскадтық өзара әрекеттесулер арқылы жасуша ядросына сигнал береді. Қоректік рецепторлар – бұл негізінен қоректік заттарды сезу функциясын орындауға арналған рецепторлар, ал басқа рецепторлар (мысалы, инсулин рецепторлары, лептин рецепторлары) көп қырлы және қоректік заттарды сезуден басқа көптеген функцияларды атқарады. Осылайша жасуша қолда бар қоректік заттарды біліп, тек сол қоректік заттың түріне тән молекулаларды ғана өндіре алады.

Намалиялық жасушаларда қоректік заттарды сезу

Бактериялардан адамға дейінгі организмдердің тірі қалуы үшін қоректік заттар деңгейіндегі өзгерістерге жылдам және тиімді жауап беру өте маңызды. Сондықтан жасушалар қоректік заттардың концентрациясын сезінетін және кез келген өзгеріске жауап беру үшін гендік экспрессияны және белоктардың модификациясын жылдам реттейтін көптеген молекулалық жолдарды дамытқан. Жасушаның өсуі сыртқы қоректік заттар мен ішкі метаболиттер концентрациясының үйлесімділігі арқылы реттеледі. АМФ-белсендірілген киназа (АМФК) және сүтқоректілердегі рапамициннің 1-мақсаты кешені жасушалық энергия және қоректік заттар деңгейін сезетін негізгі молекулалар болып табылады. Қоректік заттар, метаболиттер, гендік экспрессия және белок модификациясы арасындағы өзара әрекеттесу жасушаның өсуін сыртқы және ішкі жағдайлармен үйлестіруге қатысады. Тірі жасушалар ең маңызды тікелей энергия көзі ретінде АТФ-ты пайдаланады. АТФ-тың АДФ және фосфатқа (немесе АМФ және пирофосфатқа) гидролизі көптеген биологиялық процестерге энергия береді. АТФ-тың АДФ-қа және АМФ-қа қатынасы жасушалық энергияның көрсеткіші болып табылады, сондықтан жасуша оны қатаң бақылайды. Эукариоттық жасушаларда АМФК негізгі жасушалық энергия сенсоры және энергия гомеостазын сақтау үшін метаболизмнің бас реттеушісі болып табылады.

Тамақ сенсорлары мен эпигенетика

Қоректік заттарды сезу және сигнал беру қатерлі ісіктердегі эпигенетикалық механизмді реттеудің маңызды факторы болып табылады. Глюкоза жетіспеушілігі кезінде энергия сенсоры AMPK аргинин метилтрансферазасы CARM1-ді белсендіреді және гистон H3-тің гиперметилденуіне (H3R17me2) себеп болады, бұл автофагияны күшейтеді. Бұдан өзге, O GlcNAc трансферазасы (OGT) глюкозаның TET3-ке қолжетімділігі туралы сигнал береді және диоксигеназа активтілігін төмендетіп, ядродан шығаруын күшейту арқылы TET3-ті тежейді. OGT гистондарды O GlcNAc-пен тікелей өзгертетіні де мәлім. Бұл байқаулар қоректік сигнал берудің эпигенетикалық өзгерістерді бақылау үшін эпигенетикалық ферменттерді тікелей бағыттайтынын күшеп көрсетеді.

Тіндердің өсуін реттеу

Қоректік заттарды сезу – тіндік өсудің маңызды реттеушісі. Жасұршақтардың қоректік заттарды сезудің негізгі медиаторы – TOR (рапамицинге қатысты) белок киназасы. TOR жасушалық аминқышқылдары мен энергия деңгейінен ақпарат алып, белок синтезі және аутофагия сияқты жасуша өсуіне қатысты процестердің қызметін реттейді. Инсулинге ұқсас сигнал беру – жүйелік қоректік заттарды сезудің басты механизмі және оның өсуді реттеу функцияларын көбінесе белок киназа жолы арқылы жүзеге асырады. Басқа да тамақтанумен реттелетін гормоналды механизмдер инсулинге ұқсас сигнал берудің белсенділігін өзгерту арқылы өсуді бақылауға көмектеседі.

Өсімдіктердегі қоректік заттарды анықтау

Жоғары сатыдағы өсімдіктер өмірлік циклын аяқтау үшін бірқатар қажетті қоректік элементтерді қажет етеді. Минералдық қоректік заттар негізінен тамырлар арқылы тамыр аймағынан (ризосферадан) сіңіріліп, кейіннен вегетативтік бөліктерге таралады. Қоректік заттардың жетіспеушілігін еңсеру үшін өсімдіктер сыртқы ортадағы қоректік заттардың мөлшерін сезу және оған бейімделу үшін сезімталдық механизмдері мен сигналдық процестерден тұратын күрделі жауаптарды дамытқан. Егістіктің өсуі үшін басқа микроэлементтердің шағын мөлшері де маңызды. Бұл қоректік заттардың барлығы өсімдіктің өсуі үшін тең дәрежеде маңызды, ал біреуінің жетіспеуі өсімдіктің нашар өсуіне, ауруларға осалдығын арттыруына немесе тіпті өлімге алып келуі мүмкін. Бұл қоректік заттар, сондай-ақ күннен алатын энергия өсімдіктің дамуына көмектеседі.

Азотты сезімталдандыру

Барлық өсімдіктердің дамуы мен өсуі үшін ең қажетті қоректік заттардың бірі – азот. Азотты сезіну және сигнал беру жауабы өсімдіктердің тіршілік етуі үшін маңызды. Өсімдіктер азотты топырақ арқылы нитрат немесе аммиак түрінде сіңіреді. Төмен оттегілі топырақта аммиак – негізгі азот көзі, бірақ оның зияндылығы аммиак тасымалдаушыларының (АМТ) транскрипциясы арқылы қатаң бақыланады. NRT1.1, сондай-ақ CHL1 деп те аталады, – өсімдіктердің плазмалық мембранасындағы нитрат транспортері және рецепторы.

Тамақ қабылдауды ми мен ішек реттеуі

Сақталған энергия мен калориялық түсім арасындағы мұқият тепе-теңдікті сақтау, организмнің өзін қамтамасыз етуі, өсуі және қызмет етуі үшін жеткілікті энергияға ие болуын қамтамасыз ету үшін маңызды. Тепе-теңдік бұзылған жағдайда, семіздік және оның қоса жүретін аурулары пайда болуы мүмкін.