МЕМБРАННИ РЕЦЕПТОРИ: ФУНКЦИИ, ВИДОВЕ, КАК РАБОТЯТ - БИОЛОГИЯ - 2025

На рецептори мембранни са клас клетъчни рецептори, които са разположени на повърхността на плазмената мембрана на клетките, което позволява откриване на химикали по своя характер не може да премине през мембраната.

По принцип мембранните рецептори са интегрални мембранни протеини, специализирани в откриването на химични сигнали като пептидни хормони, невротрансмитери и някои трофични фактори; някои лекарства и токсини също могат да се свързват с тези видове рецептори.

Представителна схема на мембранен рецептор. Наблюдават се лиганди, разположени във външната част на мембраната (1), взаимодействие между лиганд-мембранните рецептори (2) и (3) последващи сигнални събития (Източник: Wyatt Pyzynski чрез Wikimedia Commons)

Те се класифицират според вида на вътреклетъчната каскада, към която са свързани и които са тези, които определят крайния ефект върху съответната клетка, наречена целева клетка или целева клетка.

По този начин са описани три големи групи: тези, свързани с йонни канали, тези, свързани с ензими, и тези, свързани с протеин G. Свързването на лигандите с рецепторите поражда конформационна промяна в рецептора, която задейства вътреклетъчна сигнална каскада в целева клетка.

Сигналните вериги, свързани с мембранните рецептори, дават възможност за усилване на сигналите и генериране на преходни или постоянни отговори или промени в целевата клетка. Тези вътреклетъчни сигнали заедно се наричат ​​"система за преобразуване на сигнали."

Характеристика

Функцията на мембранните рецептори и на другите видове рецептори като цяло е да позволяват комуникацията на клетките помежду си по такъв начин, че различните органи и системи на организма да работят координирано, за да поддържат хомеостазата и отговарят на доброволни и автоматични нареждания, издадени от нервната система.

По този начин химически сигнал, действащ върху плазмената мембрана, може да предизвика усилена модификация на различни функции в рамките на биохимичната машина на клетката и да предизвика множество от специфични отговори.

Чрез системата за усилване на сигнала единичен стимул (лиганд) е способен да генерира незабавни, косвени и дългосрочни преходни промени, променяйки експресията на някои гени в целевата клетка, например.

Видове

Клетъчните рецептори се класифицират според местоположението им на: мембранни рецептори (тези, които са изложени в клетъчната мембрана) и вътреклетъчни рецептори (които могат да бъдат цитоплазмени или ядрени).

Мембранните рецептори са от три вида:

- Свързани с йонни канали

- Свързани с ензимите

- Свързан с G протеин

Мембранни рецептори, свързани с йонни канали

Наричани още лиганд затворени йонни канали, те са мембранни протеини, съставени от 4 до 6 субединици, които са събрани по такъв начин, че оставят централен тръбопровод или пори, през които йони преминават от едната страна на мембраната към другата.

Пример за ацетилхолиновия рецептор, рецептор, свързан с йонния канал. Показани са трите конформационни състояния от него (Източник: Laozhengzz чрез Wikimedia Commons)

Тези канали пресичат мембраната и имат извънклетъчен край, където се намира мястото на свързване на лиганда и друг вътреклетъчен край, който в някои канали има механизъм на затворите. Определени канали имат вътреклетъчен лиганд сайт.

Ензимно свързани мембранни рецептори

Тези рецептори също са трансмембранни протеини. Те имат извънклетъчен край, който представя мястото на свързване на лиганда и който е свързан с техния вътреклетъчен край ензим, който се активира чрез свързването на лиганда с рецептора.

Мембранни рецептори, свързани или свързани с G протеин

Рецепторите, свързани с G протеин, имат индиректен механизъм за регулиране на вътреклетъчните функции на целевите клетки, който включва трансдюсерни молекули, наречени GTP-свързващи или свързващи протеини или G протеини.

Всички тези рецептори, свързани с G протеин, са изградени от мембранен протеин, който седем пъти пресича мембраната и се наричат ​​метаботропни рецептори. Идентифицирани са стотици рецептори, свързани с различни G протеини.

Как работят?

В рецептори, свързани с йонни канали, свързването на лиганда с рецептора генерира конформационна промяна в структурата на рецептора, която може да модифицира порта, да премести стените на канала по-близо или по-нататък. По този начин те модифицират преминаването на йони от едната страна на мембраната към другата.

Рецепторите, свързани към йонните канали, са в по-голямата си част специфични за един тип йони, поради което са описани рецептори за K +, Cl-, Na +, Ca ++ канали и др. Съществуват и канали, които позволяват да преминат два или повече вида йони.

Повечето ензимно свързани рецептори се свързват с протеин кинази, особено с ензима тирозин киназа. Тези кинази се активират, когато лигандът се свърже с рецептора на мястото му на извънклетъчно свързване. Киназите фосфорилират специфични протеини в целевата клетка, променяйки функцията на клетката.

Пример за мембранен рецептор, свързан с ензима тирозин киназа (Източник: Laozhengzz чрез Wikimedia Commons)

Свързаните с протеин рецептори активират каскади от биохимични реакции, които в крайна сметка променят функцията на различни протеини в целевата клетка.

Има два вида G протеини, които са хетеротримерните G протеини и мономерните G протеини. И двете са неактивно свързани с БВП, но когато лигандът е свързан с рецептора, БВП се заменя с GTP и G протеинът се активира.

В хетеротримерните G протеини, α субединицата, свързана с GTP, се разделя от комплекса ßγ, оставяйки G протеин активиран. Както α субединицата, свързана с GTP, така и свободната γγ могат да посредничат в отговора.

Схема на рецептор, свързан с G протеин (Източник: Bensaccount в английската Уикипедия чрез Wikimedia Commons)

Мономерните G протеини или малките G протеини също се наричат ​​Ras протеини, защото са описани за първи път при вирус, който произвежда саркоматозни тумори при плъхове.

Когато се активират, те стимулират механизми, свързани главно с везикуларен трафик и цитоскелетни функции (модификация, ремоделиране, транспорт и др.).

Примери

Ацетилхолиновият рецептор, свързан с натриев канал, който се отваря, когато се свързва с ацетилхолин и причинява деполяризация на целевата клетка, е добър пример за мембранните рецептори, свързани с йонните канали. В допълнение, има три вида глутаматни рецептори, които са йонотропни рецептори.

Глутаматът е един от най-важните възбуждащи невротрансмитери в нервната система. Трите му типа йонотропни рецептори са: NMDA (N-метил-D-аспартат) рецептори, AMPA (α-амино-3-хидрокси-5-метил-4-изоксазол-пропионат) и каинат (киселина дигенова).

Имената им са получени от агонистите, които ги активират и тези три типа канали са примери за неселективни възбудителни канали, тъй като позволяват преминаването на натрий и калий, а в някои случаи и на малки количества калций.

Примери за ензимно свързани рецептори са инсулиновият рецептор, TrK семейството на рецепторите или невротрофиновите рецептори и рецепторите за някои растежни фактори.

Най-важните рецептори, свързани с протеин, включват мускаринови ацетилхолинови рецептори, β-адренергични рецептори, рецептори на обонятелната система, метаботропни рецептори на глутамат, рецептори за много пептидни хормони и рецептори на родопсин на ретиналната система.

Препратки

1. Катедра по биохимия и молекулярна биофизика Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Принципи на невралната наука (том 4, стр. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz и TM Jessell (ред.). Ню Йорк: McGraw-Hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM, & Buckley, NJ (1990). Подтипове мускаринови рецептори. Годишен преглед на фармакологията и токсикологията, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG, & Leszkiewicz, DN (2004). Роля на различни NMDA рецепторни подтипове в централните синапси. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG и Ganong, MD (2005). Преглед на медицинската физиология. Отпечатано в Съединените американски щати, Седемнадесето издание, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW, & Paradiso, MA (Ред.). (2007 г.). Невронаука (том 2). Lippincott Williams & Wilkins.