MEMBRÁNOVÉ RECEPTORY: FUNKCIE, TYPY, AKO FUNGUJÚ - BIOLÓGIE - 2025

Tieto membránové receptory sú triedou bunkových receptorov, ktoré sa nachádzajú na povrchu plazmatické membrány buniek, čo umožňuje detekciu chemické látky na základe svojej povahy nemôžu cez membránu.

Všeobecne sú membránové receptory integrálnymi membránovými proteínmi špecializovanými na detekciu chemických signálov, ako sú peptidové hormóny, neurotransmitery a určité trofické faktory; niektoré lieky a toxíny sa môžu tiež viazať na tieto typy receptorov.

Reprezentatívna schéma membránového receptora. Pozorujú sa ligandy umiestnené na vonkajšej časti membrány (1), interakcia ligand-membrána receptor (2) a (3), následné signálne udalosti (Zdroj: Wyatt Pyzynski prostredníctvom Wikimedia Commons).

Sú klasifikované podľa typu vnútrobunkovej kaskády, ku ktorej sú pripojené, a podľa toho, ktoré určujú konečný účinok na zodpovedajúcu bunku, nazývanú cieľová bunka alebo cieľová bunka.

Boli teda opísané tri veľké skupiny: skupiny spojené s iónovými kanálmi, skupiny spojené s enzýmami a skupiny spojené s proteínom G. Väzba ligandov na receptory generuje konformačnú zmenu v receptore, ktorá spúšťa intracelulárnu signálnu kaskádu v cieľová bunka.

Signalizačné reťazce spojené s membránovými receptormi umožňujú amplifikáciu signálov a generovanie prechodných alebo trvalých reakcií alebo zmien v cieľovej bunke. Tieto intracelulárne signály sa súhrnne nazývajú „systém prenosu signálu“.

Vlastnosti

Úlohou membránových receptorov a iných typov receptorov vo všeobecnosti je umožniť komunikáciu buniek medzi sebou takým spôsobom, aby rôzne orgány a systémy organizmu pracovali koordinovane tak, aby udržiavali homeostázu a reagovať na dobrovoľné a automatické príkazy vydané nervovým systémom.

Chemický signál pôsobiaci na plazmovú membránu tak môže spustiť zosilnenú modifikáciu rôznych funkcií v rámci biochemického aparátu bunky a vyvolať množstvo špecifických reakcií.

Prostredníctvom systému amplifikácie signálu je jediný stimul (ligand) schopný generovať okamžité, nepriame a dlhodobé prechodné zmeny, napríklad modifikovať expresiu niektorých génov v cieľovej bunke.

druhy

Bunkové receptory sa podľa svojho umiestnenia delia na: membránové receptory (receptory, ktoré sú exponované v bunkovej membráne) a intracelulárne receptory (ktoré môžu byť cytoplazmatické alebo jadrové).

Membránové receptory sú troch typov:

- Prepojené na iónové kanály

- Súvisí s enzýmami

- Súvisí s G proteínom

Membránové receptory viazané na iónové kanály

Tiež sa nazývajú iónové kanály riadené ligandom, sú to membránové proteíny zložené zo 4 až 6 podjednotiek, ktoré sú zostavené takým spôsobom, že opúšťajú centrálny kanál alebo póry, cez ktoré ióny prechádzajú z jednej strany membrány na druhú.

Príklad acetylcholínového receptora, receptora viazaného na iónový kanál. Zobrazené sú tri konformačné stavy (Zdroj: Laozhengzz prostredníctvom Wikimedia Commons).

Tieto kanály prechádzajú cez membránu a majú extracelulárny koniec, kde sa nachádza väzobné miesto pre ligand, a ďalší intracelulárny koniec, ktorý má v niektorých kanáloch hradlový mechanizmus. Niektoré kanály majú intracelulárne miesto pre ligand.

Enzýmové membránové receptory

Tieto receptory sú tiež transmembránové proteíny. Majú extracelulárny koniec, ktorý predstavuje väzbové miesto pre ligand a ktorý asocioval s ich intracelulárnym koncom enzým, ktorý je aktivovaný väzbou ligandu na receptor.

Membránové receptory spojené alebo spojené s G proteínom

Receptory spojené s G-proteínom majú nepriamy mechanizmus na reguláciu intracelulárnych funkcií cieľových buniek, ktoré zahŕňajú molekuly meničov nazývané GTP-viažuce alebo väzobné proteíny alebo G proteíny.

Všetky tieto receptory spojené s G proteínom sú tvorené membránovým proteínom, ktorý prechádza membránou sedemkrát a nazývajú sa metabotropné receptory. Boli identifikované stovky receptorov spojených s rôznymi G proteínmi.

Ako fungujú?

V receptoroch viazaných na iónové kanály väzba ligandu na receptor generuje konformačnú zmenu v štruktúre receptora, ktorá môže modifikovať bránu, posúvať steny kanála bližšie alebo ďalej od seba. Týmto modifikujú prechod iónov z jednej strany membrány na druhú.

Receptory viazané na iónové kanály sú zväčša špecifické pre jeden typ iónov, a preto boli opísané receptory pre K +, Cl-, Na +, Ca ++ kanály atď. Existujú tiež kanály, ktoré umožňujú prechod dvoch alebo viacerých typov iónov.

Väčšina receptorov spojených s enzýmami sa spája s proteínkinázami, najmä s enzýmom tyrozínkináza. Tieto kinázy sa aktivujú, keď sa ligand viaže na receptor v jeho extracelulárnom väzbovom mieste. Kinázy fosforylujú špecifické proteíny v cieľovej bunke, modifikujúc funkciu bunky.

Príklad membránového receptora spojeného s enzýmom tyrozínkináza (Zdroj: Laozhengzz prostredníctvom Wikimedia Commons)

Receptory spojené s G proteínom aktivujú kaskády biochemických reakcií, ktoré nakoniec modifikujú funkciu rôznych proteínov v cieľovej bunke.

Existujú dva typy G proteínov, ktoré sú heterotrimérnymi G proteínmi a monomérnymi G proteínmi. Obidve sú inaktívne viazané na GDP, ale keď sa ligand viaže na receptor, GDP sa nahradí GTP a G proteín sa aktivuje.

V heterotrimérnych G proteínoch sa a podjednotka a naviazaná na GTP disociuje z komplexu γ, pričom G proteín zostáva aktivovaný. Odpoveď môže sprostredkovať aj podjednotka a naviazaná na GTP a voľný ßy.

Schéma receptora spojeného s G proteínom (Zdroj: Bensaccount na anglickej Wikipédii prostredníctvom Wikimedia Commons)

Monomérne G proteíny alebo malé G proteíny sa tiež nazývajú proteíny Ras, pretože boli opísané prvýkrát vo víruse, ktorý u potkanov produkuje sarkómové nádory.

Keď sú aktivované, stimulujú mechanizmy súvisiace hlavne s vezikulárnou premávkou a cytoskeletálnymi funkciami (modifikácia, prestavba, transport atď.).

Príklady

Acetylcholínový receptor spojený s sodíkovým kanálom, ktorý sa otvára, keď sa viaže na acetylcholín a spôsobuje depolarizáciu cieľovej bunky, je dobrým príkladom membránových receptorov spojených s iónovými kanálmi. Okrem toho existujú tri typy glutamátových receptorov, ktoré sú ionotropnými receptormi.

Glutamát je jedným z najdôležitejších excitačných neurotransmiterov v nervovom systéme. Jeho tri typy ionotropných receptorov sú: NMDA (N-metyl-D-aspartátové) receptory, AMPA (a-amino-3-hydroxy-5-metyl-4-izoxazolpropionát) a kainát (kyselina Kainovou).

Ich názvy sú odvodené od agonistov, ktoré ich aktivujú, a tieto tri typy kanálov sú príklady neselektívnych excitačných kanálov, pretože umožňujú prechod sodíka a draslíka a v niektorých prípadoch malé množstvá vápnika.

Príkladmi enzýmovo viazaných receptorov sú inzulínový receptor, rodina receptorov TrK alebo receptory neurotrofínov a receptory pre niektoré rastové faktory.

Medzi najdôležitejšie receptory spojené s G-proteínom patria muskarínové acetylcholínové receptory, p-adrenergné receptory, receptory čuchového systému, receptory metabotropných glutamátov, receptory pre mnoho peptidových hormónov a receptory rodopsínu sietnicového systému.

Referencie

1. Oddelenie biochémie a molekulárnej biofyziky Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Princípy neurónovej vedy (zväzok 4, s. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz a TM Jessell (Eds.). New York: McGraw-hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM a Buckley, NJ (1990). Podtypy muskarínových receptorov. Ročný prehľad farmakológie a toxikológie, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG, a Leszkiewicz, DN (2004). Úloha odlišných podtypov receptorov NMDA pri centrálnych synapsiách. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG a Ganong, MD (2005). Prehľad lekárskej fyziológie. Vytlačené v Spojených štátoch amerických, sedemnáste vydanie, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW, a Paradiso, MA (Eds.). (2007). Neuroscience (zväzok 2). Lippincott Williams & Wilkins.