RECEPTORY BŁONOWE: FUNKCJE, RODZAJE, SPOSÓB DZIAŁANIA - BIOLOGIA - 2026

Te receptory błonowe są klasą receptorów komórkowych, które znajdują się na powierzchni błony komórkowej komórek, co umożliwia wykrywanie z chemikaliami przez ich charakter nie mogą przejść przez membranę.

Ogólnie receptory błonowe to integralne białka błonowe wyspecjalizowane w wykrywaniu sygnałów chemicznych, takich jak hormony peptydowe, neuroprzekaźniki i niektóre czynniki troficzne; niektóre leki i toksyny mogą również wiązać się z tego typu receptorami.

Reprezentatywny schemat receptora błonowego. Obserwuje się ligandy zlokalizowane na zewnętrznej części błony (1), interakcje ligand-receptor błonowy (2) i (3) obserwowane są kolejne zdarzenia sygnalizacyjne (źródło: Wyatt Pyzynski za Wikimedia Commons)

Są one klasyfikowane według rodzaju kaskady wewnątrzkomórkowej, z którą są sprzężone i od których zależy ostateczny wpływ na odpowiednią komórkę, zwaną komórką docelową lub komórką docelową.

Tak więc opisano trzy duże grupy: te związane z kanałami jonowymi, te związane z enzymami i te związane z białkiem G.Wiązanie ligandów z receptorami generuje zmianę konformacyjną w receptorze, która wyzwala wewnątrzkomórkową kaskadę sygnalizacyjną w komórka docelowa.

Łańcuchy sygnałowe sprzężone z receptorami błonowymi umożliwiają wzmacnianie sygnałów i generowanie przejściowych lub trwałych odpowiedzi lub zmian w komórce docelowej. Te sygnały wewnątrzkomórkowe nazywane są zbiorczo „systemem transdukcji sygnału”.

cechy

Funkcją receptorów błonowych i innych typów receptorów w ogólności jest umożliwienie wzajemnej komunikacji komórek w taki sposób, aby różne narządy i układy organizmu działały w sposób skoordynowany, aby utrzymać homeostazę i reagować na dobrowolne i automatyczne polecenia wydawane przez system nerwowy.

Zatem sygnał chemiczny działający na błonę plazmatyczną może wywołać wzmocnioną modyfikację różnych funkcji w mechanizmie biochemicznym komórki i wyzwolić wiele specyficznych odpowiedzi.

Poprzez system wzmacniania sygnału pojedynczy bodziec (ligand) jest zdolny do generowania natychmiastowych, pośrednich i długoterminowych przejściowych zmian, modyfikując na przykład ekspresję niektórych genów w komórce docelowej.

Rodzaje

Receptory komórkowe dzieli się, ze względu na ich lokalizację, na: receptory błonowe (te, które są odsłonięte w błonie komórkowej) i receptory wewnątrzkomórkowe (które mogą być cytoplazmatyczne lub jądrowe).

Receptory błonowe są trzech typów:

- Powiązane z kanałami jonowymi

- Związany z enzymami

- związany z białkiem G.

Receptory błonowe związane z kanałami jonowymi

Nazywane również kanałami jonowymi bramkowanymi ligandami, są to białka błonowe złożone z 4 do 6 podjednostek, które są zebrane w taki sposób, że opuszczają centralny kanał lub por, przez który jony przechodzą z jednej strony membrany na drugą.

Przykład receptora acetylocholiny, receptora połączonego z kanałem jonowym. Pokazane są trzy jej stany konformacyjne (źródło: Laozhengzz za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Kanały te przechodzą przez błonę i mają koniec zewnątrzkomórkowy, w którym znajduje się miejsce wiązania liganda, oraz drugi koniec wewnątrzkomórkowy, który w niektórych kanałach ma mechanizm bramkowy. Niektóre kanały mają wewnątrzkomórkowe miejsce ligandu.

Receptory błonowe związane z enzymami

Te receptory są również białkami transbłonowymi. Mają zewnątrzkomórkowy koniec, który przedstawia miejsce wiązania liganda i który ma związany z ich wewnątrzkomórkowym końcem enzym, który jest aktywowany przez wiązanie liganda z receptorem.

Receptory błonowe sprzężone lub połączone z białkiem G.

Receptory sprzężone z białkiem G mają pośredni mechanizm regulacji funkcji wewnątrzkomórkowych komórek docelowych, który obejmuje cząsteczki przetwornika zwane białkami wiążącymi lub wiążącymi GTP lub białkami G.

Wszystkie te receptory połączone z białkiem G składają się z białka błonowego, które przechodzi przez błonę siedem razy i nazywane są receptorami metabotropowymi. Zidentyfikowano setki receptorów połączonych z różnymi białkami G.

Jak oni pracują?

W receptorach związanych z kanałami jonowymi, wiązanie liganda z receptorem generuje zmianę konformacyjną w strukturze receptora, która może modyfikować bramę, przesuwać ściany kanału bliżej lub dalej od siebie. W ten sposób modyfikują przepływ jonów z jednej strony membrany na drugą.

Receptory związane z kanałami jonowymi są w większości specyficzne dla jednego typu jonów, dlatego opisano receptory dla kanałów K +, Cl-, Na +, Ca ++ itp. Istnieją również kanały, przez które przechodzą dwa lub więcej rodzajów jonów.

Większość receptorów związanych z enzymami wiąże się z kinazami białkowymi, zwłaszcza enzymatyczną kinazą tyrozynową. Te kinazy są aktywowane, gdy ligand wiąże się z receptorem w jego zewnątrzkomórkowym miejscu wiązania. Kinazy fosforylują określone białka w komórce docelowej, modyfikując funkcję komórki.

Przykład receptora błonowego połączonego z enzymem kinazą tyrozynową (źródło: Laozhengzz za Wikimedia Commons)

Receptory połączone z białkiem G aktywują kaskady reakcji biochemicznych, które kończą się modyfikacją funkcji różnych białek w komórce docelowej.

Istnieją dwa typy białek G, które są heterotrimerycznymi białkami G i monomerycznymi białkami G. Oba są nieaktywnie związane z GDP, ale gdy ligand jest związany z receptorem, GDP zastępuje się GTP i aktywuje się białko G.

W heterotrimerycznych białkach G podjednostka α związana z GTP dysocjuje od kompleksu βγ, pozostawiając aktywowane białko G. Zarówno podjednostka α związana z GTP, jak i wolne βγ mogą pośredniczyć w odpowiedzi.

Schemat receptora sprzężonego z białkiem G (źródło: Bensaccount w angielskiej Wikipedii za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Monomeryczne białka G lub małe białka G są również nazywane białkami Ras, ponieważ zostały opisane po raz pierwszy w wirusie, który wywołuje mięsaki u szczurów.

Po aktywacji stymulują mechanizmy związane głównie z ruchem pęcherzykowym i funkcjami cytoszkieletu (modyfikacja, przebudowa, transport itp.).

Przykłady

Receptor acetylocholiny, połączony z kanałem sodowym, który otwiera się, gdy wiąże się z acetylocholiną i powoduje depolaryzację komórki docelowej, jest dobrym przykładem receptorów błonowych połączonych z kanałami jonowymi. Ponadto istnieją trzy typy receptorów glutaminianu, które są receptorami jonotropowymi.

Glutaminian jest jednym z najważniejszych neuroprzekaźników pobudzających w układzie nerwowym. Jego trzy typy receptorów jonotropowych to: receptory NMDA (N-metylo-D-asparaginianu), AMPA (α-amino-3-hydroksy-5-metylo-4-izoksazolo-propionian) i kainian (kwas kainic).

Ich nazwy pochodzą od agonistów, którzy je aktywują, a te trzy typy kanałów są przykładami nieselektywnych kanałów pobudzających, ponieważ pozwalają na przepływ sodu i potasu, a w niektórych przypadkach niewielkich ilości wapnia.

Przykładami receptorów powiązanych z enzymami są receptor insuliny, rodzina receptorów TrK lub receptory neurotrofin oraz receptory niektórych czynników wzrostu.

Do najważniejszych receptorów sprzężonych z białkiem G należą muskarynowe receptory acetylocholiny, receptory β-adrenergiczne, receptory układu węchowego, metabotropowe receptory glutaminianu, receptory dla wielu hormonów peptydowych oraz receptory rodopsyny układu siatkówkowego.

Bibliografia

1. Katedra Biochemii i Biofizyki Molekularnej Thomas Jessell, Siegelbaum, S. i Hudspeth, AJ (2000). Zasady nauki neuronalnej (tom 4, str. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz i TM Jessell (red.). Nowy Jork: McGraw-hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM i Buckley, NJ (1990). Podtypy receptorów muskarynowych. Coroczny przegląd farmakologii i toksykologii, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG i Leszkiewicz, DN (2004). Rola różnych podtypów receptorów NMDA w synapsach centralnych. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG i Ganong, MD (2005). Przegląd fizjologii medycznej. Wydrukowano w Stanach Zjednoczonych Ameryki, wydanie siedemnaste, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW i Paradiso, MA (red.). (2007). Neuroscience (tom 2). Lippincott Williams & Wilkins.