МЕМБРАННЫЕ РЕЦЕПТОРЫ: ФУНКЦИИ, ТИПЫ, КАК ОНИ РАБОТАЮТ - БИОЛОГИЯ - 2025

Эти мембранные рецепторы представляют собой класс клеточных рецепторов, которые расположены на поверхности плазматической мембраны клеток, что позволяет обнаруживать химические вещества по своей природе не может пересекать мембрану.

Обычно мембранные рецепторы представляют собой интегральные мембранные белки, специализирующиеся на обнаружении химических сигналов, таких как пептидные гормоны, нейротрансмиттеры и определенные трофические факторы; некоторые лекарства и токсины также могут связываться с этими типами рецепторов.

Типичная схема мембранного рецептора. Наблюдаются лиганды, расположенные на внешней части мембраны (1), взаимодействие лиганд-мембранный рецептор (2) и (3) последующие события передачи сигналов (Источник: Wyatt Pyzynski через Wikimedia Commons)

Они классифицируются в соответствии с типом внутриклеточного каскада, с которым они связаны, и которые определяют окончательный эффект на соответствующую клетку, называемую целевой клеткой или целевой клеткой.

Таким образом, были описаны три большие группы: группы, связанные с ионными каналами, группы, связанные с ферментами, и группы, связанные с белком G. Связывание лигандов с рецепторами вызывает конформационное изменение рецептора, которое запускает внутриклеточный сигнальный каскад в целевая ячейка.

Сигнальные цепи, связанные с мембранными рецепторами, позволяют усиливать сигналы и генерировать временные или постоянные ответы или изменения в клетке-мишени. Эти внутриклеточные сигналы в совокупности называются «системой передачи сигналов».

Характеристики

Функция мембранных рецепторов и других типов рецепторов в целом заключается в том, чтобы позволить клеткам общаться между собой таким образом, чтобы различные органы и системы организма работали согласованно для поддержания гомеостаза и реагировать на добровольные и автоматические приказы нервной системы.

Таким образом, химический сигнал, воздействующий на плазматическую мембрану, может запускать усиленную модификацию различных функций в биохимическом механизме клетки и запускать множество специфических ответов.

Посредством системы усиления сигнала единственный стимул (лиганд) способен вызывать немедленные, непрямые и долгосрочные временные изменения, например, изменяя экспрессию некоторых генов в клетке-мишени.

Типы

Клеточные рецепторы классифицируются в зависимости от их расположения на: мембранные рецепторы (те, которые выставлены на клеточной мембране) и внутриклеточные рецепторы (которые могут быть цитоплазматическими или ядерными).

Мембранные рецепторы бывают трех типов:

- Связан с ионными каналами

- Связан с ферментами

- Связан с G-белком

Мембранные рецепторы, связанные с ионными каналами

Также называемые ионными каналами, управляемыми лигандами, они представляют собой мембранные белки, состоящие из 4-6 субъединиц, которые собраны таким образом, что они покидают центральный канал или поры, через которые ионы проходят от одной стороны мембраны к другой.

Пример рецептора ацетилхолина, рецептора, связанного с ионным каналом. Показаны три его конформационных состояния (Источник: Laozhengzz через Wikimedia Commons)

Эти каналы пересекают мембрану и имеют внеклеточный конец, где расположен сайт связывания лиганда, и другой внутриклеточный конец, который в некоторых каналах имеет затворный механизм. Некоторые каналы имеют сайт внутриклеточного лиганда.

Ферментно-связанные мембранные рецепторы

Эти рецепторы также являются трансмембранными белками. У них есть внеклеточный конец, который представляет сайт связывания для лиганда и который связан с их внутриклеточным концом фермент, который активируется связыванием лиганда с рецептором.

Мембранные рецепторы, связанные или связанные с G-белком

Рецепторы, связанные с G-белками, обладают косвенным механизмом регуляции внутриклеточных функций клеток-мишеней, который включает молекулы-преобразователи, называемые GTP-связывающими или связывающими белками или G-белками.

Все эти рецепторы, связанные с G-белком, состоят из мембранного белка, который семь раз пересекает мембрану и называется метаботропными рецепторами. Были идентифицированы сотни рецепторов, связанных с различными G-белками.

Как они работают?

В рецепторах, связанных с ионными каналами, связывание лиганда с рецептором вызывает конформационные изменения в структуре рецептора, которые могут модифицировать ворота, сдвигать стенки канала ближе или дальше друг от друга. Этим они изменяют прохождение ионов от одной стороны мембраны к другой.

Рецепторы, связанные с ионными каналами, по большей части специфичны для одного типа иона, поэтому описаны рецепторы для каналов K +, Cl-, Na +, Ca ++ и т. Д. Также существуют каналы, через которые проходят два или более типов ионов.

Большинство рецепторов, связанных с ферментом, связаны с протеинкиназами, особенно с ферментом тирозинкиназой. Эти киназы активируются, когда лиганд связывается с рецептором на его внеклеточном сайте связывания. Киназы фосфорилируют определенные белки в клетке-мишени, изменяя функцию клетки.

Пример мембранного рецептора, связанного с ферментом тирозинкиназой (Источник: Laozhengzz через Wikimedia Commons)

Рецепторы, связанные с G-белками, активируют каскады биохимических реакций, которые в конечном итоге изменяют функции различных белков в клетке-мишени.

Существует два типа G-белков: гетеротримерные G-белки и мономерные G-белки. Оба неактивно связаны с GDP, но когда лиганд связывается с рецептором, GDP заменяется GTP и активируется G-белок.

В гетеротримерных G-белках α-субъединица, связанная с GTP, диссоциирует от βγ-комплекса, оставляя G-белок активированным. Как субъединица α, связанная с GTP, так и свободный βγ, могут опосредовать ответ.

Схема рецептора, связанного с G-белком (Источник: Bensaccount в английской Википедии через Wikimedia Commons)

Мономерные G-белки или небольшие G-белки также называют Ras-белками, потому что они были впервые описаны в вирусе, который вызывает саркоматозные опухоли у крыс.

При активации они стимулируют механизмы, в основном связанные с везикулярным движением и функциями цитоскелета (модификация, ремоделирование, транспорт и т. Д.).

Примеры

Рецептор ацетилхолина, связанный с натриевым каналом, который открывается, когда он связывается с ацетилхолином и вызывает деполяризацию клетки-мишени, является хорошим примером мембранных рецепторов, связанных с ионными каналами. Кроме того, существует три типа рецепторов глутамата, которые являются ионотропными рецепторами.

Глутамат - один из самых важных возбуждающих нейромедиаторов нервной системы. Его три типа ионотропных рецепторов: рецепторы NMDA (N-метил-D-аспартат), AMPA (α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионат) и каинат (кислота Каинич).

Их названия происходят от агонистов, которые их активируют, и эти три типа каналов являются примерами неселективных возбуждающих каналов, поскольку они позволяют проходить натрию и калию, а в некоторых случаях и небольшому количеству кальция.

Примерами рецепторов, связанных с ферментом, являются рецептор инсулина, рецепторы семейства TrK или рецепторы нейротрофина и рецепторы некоторых факторов роста.

Наиболее важные рецепторы, связанные с G-белком, включают мускариновые рецепторы ацетилхолина, β-адренергические рецепторы, рецепторы обонятельной системы, метаботропные рецепторы глутамата, рецепторы многих пептидных гормонов и рецепторы родопсина системы сетчатки.

Ссылки

1. Отдел биохимии и молекулярной биофизики Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Принципы неврологии (том 4, стр. 1227–1246). Э. Р. Кандел, Дж. Х. Шварц и Т. М. Джессел (ред.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
2. Халм, EC, Бердсол, Нью-Джерси, и Бакли, Нью-Джерси (1990). Подтипы мускариновых рецепторов. Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии, 30 (1), 633-673.
3. Калл-Кэнди, С.Г., и Лешкевич, Д.Н. (2004). Роль различных подтипов рецепторов NMDA в центральных синапсах. Наук. СТКЭ, 2004 (255), re16-re16.
4. Уильям, Ф. Г., и Ганонг, доктор медицины (2005). Обзор медицинской физиологии. Напечатано в Соединенных Штатах Америки, семнадцатое издание, Pp-781.
5. Медведь, М.Ф., Коннорс, Б.В., и Парадизо, Массачусетс (ред.). (2007). Неврология (Том 2). Липпинкотт Уильямс и Уилкинс.