MEMBRĀNAS RECEPTORI: FUNKCIJAS, VEIDI, KĀ TIE DARBOJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Par membrānu receptoriem ir klasi šūnu receptoriem, kas atrodas uz virsmas plazmas membrānu šūnu, kas ļauj atklāt ķimikālijas pēc savas būtības nevar šķērsot membrānu.

Parasti membrānas receptori ir neatņemami membrānas proteīni, kas specializējas ķīmisko signālu, piemēram, peptīdu hormonu, neirotransmiteru un noteiktu trofisko faktoru noteikšanā; dažas zāles un toksīni var saistīties arī ar šāda veida receptoriem.

Membrānas receptoru reprezentatīva shēma. Tiek novērotas ligandas, kas atrodas membrānas ārējā daļā (1), ligandu un membrānu receptoru mijiedarbība (2) un (3) sekojoši signalizācijas notikumi (Avots: Wyatt Pyzynski, izmantojot Wikimedia Commons)

Tos klasificē pēc intracelulārās kaskādes veida, ar kuru tie ir savienoti, un tie, kas nosaka galīgo iedarbību uz atbilstošo šūnu, ko sauc par mērķa šūnu vai mērķa šūnu.

Tādējādi ir aprakstītas trīs lielas grupas: tās, kas saistītas ar jonu kanāliem, tās, kas saistītas ar fermentiem, un tās, kas saistītas ar proteīnu G. Ligandu saistīšanās ar receptoriem rada konformācijas izmaiņas receptorā, kas izraisa intracelulāru signālu kaskādi mērķa šūna.

Signalizācijas ķēdes, kas savienotas ar membrānas receptoriem, ļauj pastiprināt signālus un radīt pārejošas vai pastāvīgas reakcijas vai izmaiņas mērķa šūnā. Šos intracelulāros signālus kolektīvi sauc par "signālu pārraides sistēmu".

Iespējas

Membrānas receptoru un citu tipu receptoru funkcija ir ļaut šūnām savstarpēji komunicēt tādā veidā, ka dažādi organisma orgāni un sistēmas darbojas koordinēti, lai uzturētu homeostāzi un atbildēt uz brīvprātīgiem un automātiskiem nervu sistēmas izdotiem rīkojumiem.

Tādējādi ķīmiskais signāls, kas iedarbojas uz plazmas membrānu, var izraisīt dažādu funkciju pastiprinātu modifikāciju šūnas bioķīmiskajā mašīnā un izraisīt specifisku reakciju daudzveidību.

Izmantojot signāla pastiprināšanas sistēmu, viens stimuls (ligands) spēj radīt tūlītējas, netiešas un ilgtermiņa pārejošas izmaiņas, piemēram, modificējot dažu gēnu ekspresiju mērķa šūnā.

Veidi

Šūnu receptorus atkarībā no to atrašanās vietas klasificē: membrānas receptoros (tie, kas ir pakļauti šūnas membrānā) un starpšūnu receptoros (kas var būt citoplazmā vai kodolā).

Membrānas receptori ir trīs veidu:

- Saistīts ar jonu kanāliem

- Saistīts ar fermentiem

- Saistīts ar G proteīnu

Membrānas receptori, kas saistīti ar jonu kanāliem

Tos sauc arī par ligantu jonu kanāliem, tie ir membrānas proteīni, kas sastāv no 4 līdz 6 apakšvienībām, kuras ir samontētas tā, lai atstātu centrālo vadu vai poras, caur kurām joni iziet no vienas membrānas puses uz otru.

Acetilholīna receptora, ar jonu kanālu savienota receptora, piemērs. Parādīti trīs tā konformācijas stāvokļi (Avots: Laozhengzz caur Wikimedia Commons)

Šie kanāli šķērso membrānu, un tiem ir ārpusšūnu gals, kur atrodas ligandu saistīšanas vieta, un vēl viens intracelulārs gals, kam dažos kanālos ir vārtu mehānisms. Dažiem kanāliem ir intracelulāra ligandu vieta.

Ar enzīmu saistītie membrānas receptori

Šie receptori ir arī transmembranālie proteīni. Viņiem ir ārpusšūnu gals, kurā parādīta ligamenta saistīšanās vieta, un kas ar to starpšūnu galu ir saistīts ar fermentu, kas tiek aktivizēts, saistot ligandu ar receptoru.

Membrānas receptori, kas savienoti vai saistīti ar G proteīnu

G-proteīniem savienotajiem receptoriem ir netiešs mērķa šūnu intracelulāro funkciju regulēšanas mehānisms, kas ietver pārveidotāju molekulas, kuras sauc par GTP saistošām vai saistošām olbaltumvielām vai G-olbaltumvielām.

Visus šos ar G proteīnu saistītos receptorus veido membrānas proteīns, kas septiņas reizes šķērso membrānu un tiek saukti par metabotropiem receptoriem. Ir identificēti simtiem receptoru, kas saistīti ar dažādiem G proteīniem.

Kā viņi strādā?

Receptoros, kas saistīti ar jonu kanāliem, ligandu saistīšana ar receptoru rada konformācijas izmaiņas receptora struktūrā, kas var modificēt vārtus, pārvietot kanāla sienas tuvāk vai tālāk viena no otras. Ar to viņi maina jonu pāreju no vienas membrānas puses uz otru.

Pie jonu kanāliem piesaistītie receptori lielākoties ir specifiski viena veida joniem, tāpēc ir aprakstīti K +, Cl-, Na +, Ca ++ kanālu receptori utt. Ir arī kanāli, kas ļauj iziet divu vai vairāku veidu jonus.

Lielākā daļa ar enzīmu saistīto receptoru asociējas ar olbaltumvielu kināzēm, īpaši ar enzīma tirozīnkināzi. Šīs kināzes tiek aktivizētas, kad ligands saistās ar receptoru tā ārpusšūnu saistīšanas vietā. Kināzes mērķa šūnā fosforilē specifiskos proteīnus, mainot šūnas darbību.

Membrānas receptora piemērs, kas saistīts ar fermentu tirozīnkināzi (Avots: Laozhengzz caur Wikimedia Commons)

Ar G proteīniem saistītie receptori aktivizē bioķīmisko reakciju kaskādes, kas galu galā maina dažādu olbaltumvielu darbību mērķa šūnā.

Ir divu veidu G proteīni, kas ir heterotrimēriski G proteīni un monomēriski G proteīni. Abi ir neaktīvi saistīti ar IKP, bet, kad ligands ir saistīts ar receptoru, IKP tiek aizstāts ar GTP un tiek aktivizēts G proteīns.

Heterotrimēros G proteīnos GTP saistītais α apakšvienība disociējas no ßγ kompleksa, atstājot aktivizētu G proteīnu. Gan α subvienība, kas piesaistīta GTP, gan brīvais γγ var būt starpnieks reakcijā.

Ar G proteīnu saistītā receptora shēma (Avots: Bensaccount angļu valodas Vikipēdijā, izmantojot Wikimedia Commons)

Monomēriskos G proteīnus vai mazos G proteīnus sauc arī par Ras olbaltumvielām, jo ​​tie pirmo reizi aprakstīti vīrusā, kas žurkām rada sarkomatozi audzējus.

Aktivizēti tie stimulē mehānismus, kas galvenokārt saistīti ar vezikulāro satiksmi un citoskeletālām funkcijām (modifikācija, pārveidošana, transportēšana utt.).

Piemēri

Acetilholīna receptori, kas saistīti ar nātrija kanālu, kas atveras, kad tas saistās ar acetilholīnu un izraisa mērķa šūnas depolarizāciju, ir labs membrānas receptoru piemērs, kas saistīti ar jonu kanāliem. Turklāt pastāv trīs veidu glutamāta receptori, kas ir jonotropie receptori.

Glutamāts ir viens no vissvarīgākajiem uzbudinošajiem neirotransmiteriem nervu sistēmā. Tās trīs veidu jonotropie receptori ir: NMDA (N-metil-D-aspartāta) receptori, AMPA (α-amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoksazola-propionāts) un kaināts (skābe) kainic).

Viņu vārdi ir atvasināti no agonistiem, kas tos aktivizē, un šie trīs kanālu veidi ir neselektīvu ierosmes kanālu piemēri, jo tie ļauj iziet nātriju un kāliju un dažos gadījumos nelielu daudzumu kalcija.

Ar fermentiem saistītu receptoru piemēri ir insulīna receptori, TrK receptoru saime vai neirotropīnu receptori un dažu augšanas faktoru receptori.

Vissvarīgākie ar G proteīnu saistītie receptori ir muskarīna acetilholīna receptori, β-adrenerģiskie receptori, ožas sistēmas receptori, metabotropie glutamāta receptori, daudzu peptīdu hormonu receptori un tīklenes sistēmas rodopsīna receptori.

Atsauces

1. Bioķīmijas un molekulārās biofizikas katedra Tomass Džessels, Sīgelbaums, S., & Hudspeth, AJ (2000). Neironu zinātnes principi (4. sēj., 1227.-1226. Lpp.). ER Kandels, JH Schwartz un TM Jessell (Red.). Ņujorka: Makgreivsa.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM, & Buckley, NJ (1990). Muskarīna receptoru apakštipi. Gada pārskats par farmakoloģiju un toksikoloģiju, 30. panta 1. punkts, 633–673.
3. Cull-Candy, SG, un Leškevičs, DN (2004). Atsevišķu NMDA receptoru apakštipu loma centrālajās sinapsēs. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. Viljams, FG un Ganongs, MD (2005). Medicīniskās fizioloģijas pārskats. Iespiests Amerikas Savienotajās Valstīs, septiņpadsmitais izdevums, 781 lpp.
5. Lācis, MF, Connors, BW, un Paradiso, MA (Red.). (2007). Neirozinātne (2. sēj.). Lippincott Williams & Wilkins.