Кіріспе

Биологияда сигнал өзінің бастапқы көзіне кері бағытта жүреді. Биологияда кері сигнал беру – сигналдың мақсатты жерден бастапқы көзіне кері бағытта қозғалыс процесі. Мысалы, жасуша ядросы сигналдық ақуыздарды жасаудың бастапқы көзі болып табылады. Кері сигнал беру кезінде, сигналдар ядродан шығудың орнына, ядроға жіберіледі. Жасуша биологиясында, мұндай сигнал беру көбінесе митохондрия немесе хлоропласт пен ядро арасында жүзеге асады. Митохондриялар мен хлоропластардан шығатын сигнал молекулалары ядроға әсер етіп, ядролық гендік экспрессияға өзгеріс енгізеді. Осы тұрғыда, хлоропласт немесе митохондриялар сыртқы және ішкі стимулдарды сезінетін сенсор ретінде әрекет етеді, олар сигналдық жолдарды белсендіреді.

Жасуша биологиясында

Ретроградты сигналдар өсімдіктер мен эукариоттық балдырлардың пластидтерінен ядроға, ал митохондриядан эукариоттардың көпшілігінде ядроға жіберіледі. Ретроградты сигналдар стресс және қоршаған ортаны сезуге қатысты ішкі жасуша сигналдарын жеткізеді деп саналады. Ретроградты сигнал беруге қатысты көптеген молекулалар транскрипцияны өзгерту арқылы немесе тікелей байланысып, транскрипция факторлары ретінде әрекет етеді. Бұл сигналдық жолдардың нәтижелері организмге және стимулға немесе стресске байланысты әртүрлі болады. Митохондриялар мен хлоропластар бастапқыда фотосинтездік бактериялар деп есептелгендіктен, олар өз ДНК-сының бір бөлігін мембранамен қорғалған ядроға көшірді. Сондықтан, митохондриялар мен хлоропластар үшін қажетті кейбір ақуыздар ядрода орналасқан. ДНК-ның осы көшірілуі сыртқы және ішкі сигналдарға дұрыс жауап беру және қажетті ақуыздарды өндіру үшін байланыс желісін қажет етті.

Ашытқыда

Ашытқыда алғаш ретроградты сигнал беру жолы – RTG жолы ретінде табылды. RTG жолы ашытқының метаболизмінің гомеостазын сақтауда маңызды рөл атқарады. Митохондриялардан түсетін ретроградты сигнал беру, митохондрия ішіндегі жағдайды дұрыс теңгеру үшін глутаматтың бастапқы молекулаларын өндіруді қозғауға бағытталған. Ретроградты сигнал беру, егер қандай да бір мәселе туындаса, өсуді тоқтатуға да мүмкіндік береді. Saccharomyces cerevisiae-де, егер митохондриялар дұрыс дамымаса, мәселе шешілгенге дейін немесе жасуша өліміне алып келгенше олардың өсуі тоқтатылады. Бұрын жасушаға зиянды деп есептелген бұл заттар, кейіннен сигналдық молекулалар ретінде әрекет ететіні анықталды. Реактивті оттегі түрлері, аэробты тыныс алудың қосалқы өнімі ретінде пайда болады және стресске жауап беретін гендерге әсер етеді. Осы арқылы, айналасындағы жасушалар стресске қарсы әрекет етуге "дайындыққа" келтіріледі, себебі стресске қарсы жауап беруге қатысты гендер стресске ұшырамас бұрын белсендіріледі.

Нейробиологиялық ғылымда

Ретроградты нейротрансмиссияның басты мақсаты – химиялық нейротрансмиссияны реттеу. Сонымен қатар, ретроградты сигнал беру пресинаптикалық нейронға шоғырланған сигналдау тізбегін іске қосады. Ретроградты сигнал беру іске қосылғаннан кейін, пресинаптикалық нейронда басталатын әрекет потенциалдарының саны артады, бұл постсинаптикалық нейронға оның рецепторларының санын көбейту арқылы тікелей әсер етеді. Анандамид сияқты эндоканнабиноидтар, сондай-ақ азот оксиді ретроградты хабаршылар ретінде белгілі. Ретроградты сигнал беру ұзақ мерзімді күшейтуде (LTP) де рөл атқаруы мүмкін, бұл оқу мен жадтың ұсынылған механизмі, алайда бұл мәселе даулы.

Ретроградты нейротрансмиттердің ресми анықтамасы

2009 жылы Regehr және авторлар ретроградты нейротрансмиттерлерді анықтау критерийлерін ұсынды. Олардың жұмысына сәйкес, сигналдық молекула төмендегі барлық критерийлерге жауап берсе, ол ретроградты нейротрансмиттер деп есептелуі мүмкін: Ретроградты нейротрансмиттер, азот оксиді (NO) – әртүрлі жасушалық мембраналар арқылы оңай диффузияға қабілетті ерітілген газ. Азот оксиді синтетазасы – түрлі пресинаптикалық жасушаларда NO синтезіне жауапты фермент. Атап айтқанда, NO гиппокампта есте сақтау үшін маңызды рөл атқаратын LTP-де маңызды рөл атқарады. Сонымен қатар, әдебиетте NO мидағы ішкі жасушалық хабаршы ретінде әрекет ете алады және пресинаптикалық глутаматергиялық және ГАМК-ергиялық синапстарға да әсер ете алады. Ретроградты сигналды пайдалана отырып, эндоканнабиноидтар – ретроградты нейротрансмиттердің бір түрі, нейрондардың пресинаптикалық терминалдарындағы G протеинімен байланысқан рецепторлармен байланысқанда белсендіріледі. Эндоканнабиноидтардың белсендірілуі нейронның қоздырғыш және тежегіш синапстарында белгілі бір нейротрансмиттерлердің босатылуына алып келеді, нәтижесінде пластикалықтың әртүрлі түрлеріне әсер етеді.

Өмірбаян

Ұзақ мерзімді потенциациялау – химиялық синапстың күшін бірнеше сағаттан бірнеше күнге дейін сақталатын тұрақты арттыру. Ол екі уақыт бойынша бөлінген оқиға арқылы жүзеге асады деп саналады, біріншіден индукция, одан кейін экспрессия. Тағы бір мүмкіндік – ол осындай белсендіру кезінде бұрыннан қалыптасқан ретроградты хабаршыны бөліп шығарады. Көрсетілген тағы бір механизм – синапсты байланыстырып тұратын белоктар постсинаптикалық жасушадағы Ұзақ мерзімді потенциациялауды тудыратын стимулдармен өзгеруі мүмкін, және осы белоктардың конформациялық өзгерісі бұл ақпаратты синапс арқылы және пресинаптикалық жасушаға жеткізеді.

Хабаршының жеке басы

Осы механизмдердің ішінде ретроградты хабаршы гипотезасына ең көп назар аударылған. Бұл модельді жақтаушылар арасында ретроградты хабаршының қандай екендігі туралы пікірталас бар. 1990 жылдардың басында ретроградты хабаршының бар екенін көрсету және оның табиғатын анықтау мақсатымен жүргізілген зерттеулер көміртек монооксиді, тромбоциттерді белсендіретін фактор, арахидон қышқылы және азот оксиді сияқты үміткерлердің тізімін жасады. Бұрын азот оксидіне көп көңіл бөлінгенімен, соңғы кезде оны пре- және постсинаптық жасушаларды байланыстыратын синаптық кеңістікті қамтитын адгезиялық ақуыздар ығыстырды. G белоктарымен байланысқан каннабиноид рецепторлары арқылы әрекет ететін эндоканнабиноидтар – анандамид және/немесе 2-AG – ұзақ мерзімді потенцияцияда (ЛТП) ретроградты сигнал беруде маңызды рөл атқаруы мүмкін.