Клітинний рецептор - молекула (зазвичай білок або гликопротеид ) на поверхні клітини , клітинних органел або розчинена в цитоплазмі . Специфічно реагує зміною своєї просторової конфігурації на приєднання до неї молекули певного хімічної речовини, що передає зовнішній регуляторний сигнал і, в свою чергу, передає цей сигнал всередину клітини або клітинної органели, нерідко за допомогою так званих вторинних посередників або трансмембранних іонних струмів.
Речовина, специфічно з'єднуються з рецептором, називається лигандом цього рецептора. Усередині організму це зазвичай гормон або нейромедіатор або їх штучні замінники, що застосовуються в якості лікарських засобів і отрут ( агоністи ). Деякі ліганди, навпаки, блокують рецептори ( антагоністи ). Коли мова йде про органи почуттів, лигандами є речовини, що впливають на рецептори нюху або смаку . Крім того, молекули зорових рецепторів реагують на світло, а в органах слуху і дотику рецептори чутливі до механічних впливів (тиску або розтягування), що викликається коливаннями повітря і іншими подразниками. Існують також термочутливих білки-рецептори і білки-рецептори, що реагують на зміну мембранного потенціалу.
Схема трансмембранного рецептора: E - позаклітинний простір; P - клітинна мембрана;
I - внутрішньоклітинного простору
зміст
• 1 Класи рецепторів
◦ 1.1 Мембранні рецептори
◦ 1.2 Внутрішньоклітинні рецептори
• 2 Основні системи внутрішньоклітинної передачі гормонального сигналу
◦ 2.1 аденілатціклазную система
◦ 2.2 фосфоліпазну-кальцієва система
◦ 2.3 Гуанілатціклазная система
• 3 Фармакологія рецепторів
класи рецепторів
Клітинні рецептори можна розділити на два основні класи - мембранні рецептори і внутрішньоклітинні рецептори.
мембранні рецептори
Основна стаття: трансмембранні рецептори
Дуже часто у білків є гідрофобні ділянки, які взаємодіють з ліпідами, і гідрофільні ділянки, які перебувають на поверхні мембрани клітини , Стикаючись з водним вмістом клітини. Більшість мембранних рецепторів - саме такі трансмембранні білки.
Багато з мембранних білків-рецепторів пов'язані з вуглеводними ланцюгами, тобто являють собою глікопротеїди . На їх вільних поверхнях знаходяться олігосахаридні ланцюга (глікозільниє групи), схожі на антени. Такі ланцюжки, що складаються з декількох моносахаридних залишків, мають найрізноманітніші форми, що пояснюється різноманітністю зв'язків між моносахаридними залишками і існуванням α- і β- ізомерів .
Функція «антен» - це розпізнавання зовнішніх сигналів. Розпізнають ділянки двох сусідніх клітин можуть забезпечувати зчеплення клітин, зв'язуючись один з одним. Завдяки цьому клітини орієнтуються і створюють тканини в процесі диференціювання. Розпізнають ділянки присутні і в деяких молекулах, які знаходяться в розчині, завдяки чому вони вибірково поглинаються клітинами, що мають комплементарні розпізнають ділянки (так, наприклад, поглинаються ЛПНЩ за допомогою рецепторів ЛПНЩ).
Два основні класи мембранних рецепторів - це метаботропние рецептори і іонотропние рецептори .
Іонотропние рецептори є мембранні канали , Що відкриваються або закриваються при зв'язуванні з лігандом. Виникаючі при цьому іонні струми викликають зміни трансмембранної різниці потенціалів і, внаслідок цього, збудливості клітини, а також змінюють внутрішньоклітинні концентрації іонів, що може вдруге приводити до активації систем внутрішньоклітинних посередників. Одним з найбільш повно вивчених іонотропних рецепторів є н-холінорецептор .
Структура G-білка, що складається з трьох типів одиниць (гетеротрімерного) - αt / αi (блакитні), β (червона) і γ (зелена)
Метаботропние рецептори пов'язані з системами внутрішньоклітинних посередників. Зміни їх конформації при зв'язуванні з лігандом призводить до запуску каскаду біохімічних реакцій, і, в кінцевому рахунку, зміни функціонального стану клітини. Основні типи мембранних рецепторів:
1. Рецептори, пов'язані з гетеротрімернимі G-білками (Наприклад, рецептор вазопресину ).
2. Рецептори, що володіють внутрішньої тірозінкіназной активністю (наприклад, рецептор інсуліну або рецептор епідермального фактора росту ).
Рецептори, пов'язані з G-білками, представляють собою трансмембранні білки, що мають 7 трансмембранних доменів, позаклітинний N-кінець і внутрішньоклітинний C-кінець. Сайт зв'язування з лігандом знаходиться на позаклітинних петлях, домен зв'язування з G-білком - поблизу C-кінця в цитоплазмі.
Активація рецептора призводить до того, що його α- субодиниця дисоціює від βγ-субодиничних комплексу і таким чином активується. Після цього вона або активує, або навпаки інактивує фермент , Який продукує вторинні посередники.
Рецептори з тірозінкіназной активністю фосфорилируют наступні внутрішньоклітинні білки, часто теж є протєїнкиназамі, і таким чином передають сигнал всередину клітини. За структурою це - трансмембранні білки з одним мембранним доменом. Як правило, гомодимера, субодиниці яких пов'язані дисульфідними містками .
внутрішньоклітинні рецептори
Внутрішньоклітинні рецептори - як правило, фактори транскрипції (Наприклад, рецептори глюкокортикоїдів ) Або білки, які взаємодіють з факторами транскрипції. Більшість внутрішньоклітинних рецепторів зв'язуються з лігандами в цитоплазмі, переходять в активний стан, транспортуються разом з лігандом в ядро клітини, там зв'язуються з ДНК і або індукують, або пригнічують експресію деякого гена або групи генів. Особливим механізмом дії має оксид азоту (NO). Проникаючи через мембрану, цей гормон зв'язується з розчинної (цитозольних) гуанілатциклази, яка одночасно є і рецептором оксиду азоту, і ферментом, який синтезує вторинний посередник - цГМФ.
Основні системи внутрішньоклітинної передачі гормонального сигналу
аденілатціклазную система
Центральною частиною аденілатціклазной системи є фермент аденилатциклаза , Який каталізує перетворення АТФ в цАМФ . Цей фермент може або стимулюватися Gs-білком (від англійського stimulating), або придушуватися Gi-білком (від англійського inhibiting). цАМФ після цього зв'язується з цАМФ-залежної протеїнкінази, званої так само протеинкиназа А , PKA. Це призводить до її активації і подальшого фосфорилювання білків-ефекторів, що виконують якусь фізіологічну роль в клітці.
Фосфоліпазну-кальцієва система
Gq-білки активують фермент фосфоліпазу С , Яка розщеплює PIP2 (мембранний фосфоінозітол ) На дві молекули: инозитол-3-фосфат (IP3) і діацілгліцерід . Кожна з цих молекул є вторинним посередником. IP3 далі зв'язується зі своїми рецепторами на мембрані ЕПР , Що призводить до звільнення кальцію в цитоплазму і запуску багатьох клітинних реакцій.
Гуанілатціклазная система
Центральної молекулою даної системи є гуанілатциклазу , Яка каталізує перетворення ГТФ в цГМФ . цГМФ модулює активність ряду ферментів і іонних каналів. Існує кілька ізоформ гуанілатциклази. Одна з них активується оксидом азоту NO, інша безпосередньо пов'язана з рецептором предсердного натріуретіческого фактора .
цГМФ контролює обмін води і іонний транспорт в нирках і кишечнику, а в серцевому м'язі служить сигналом релаксації.
фармакологія рецепторів
Як правило, рецептори здатні зв'язуватися не тільки з основними ендогенними лігандами, а й з іншими структурно подібними молекулами. Цей факт дозволяє використовувати екзогенні речовини, що зв'язуються з рецепторами і змінюють їх стан, як ліки або отрут.
Так, наприклад, рецептори до ендорфінів - нейропептидів, що грає важливу роль в модуляції болю і емоційного стану, зв'язуються так само з наркотиками групи морфіну . Рецептор може мати, крім основної ділянки, або «сайту» зв'язування із специфічним для цього рецептора гормоном або медіатором, також додаткові аллостерічеськіє регуляторні ділянки, з якими зв'язуються інші хімічні речовини, модулирующие (змінюють) реакцію рецептора на основний гормональний сигнал - підсилюють або ослабляють її , або замінюють собою основний сигнал. Класичним прикладом такого рецептора з декількома ділянками зв'язування для різних речовин є рецептор гамма-аміномасляної кислоти підтипу А ( ГАМК ). Він має крім сайту зв'язування для самої ГАМК, також сайт зв'язування з бензодіазепінами ( «бензодіазепінових сайт»), сайт зв'язування з барбітуратами ( «Барбітуратной сайт»), сайт зв'язування з нейростероідов типу аллопрегненолона ( «Стероїдний сайт»).
Багато типів рецепторів можуть розпізнавати одним і тим же ділянкою зв'язування кілька різних хімічних речовин, і в залежності від конкретного приєдналася речовини перебувати більш ніж в двох просторових конфігураціях - не тільки «включено» (гормон на рецепторі) або «вимкнено» (на рецепторі немає гормону ), а ще й в кількох проміжних.
Речовина, з 100% вірогідністю викликає при зв'язуванні з рецептором перехід рецептора в конфігурацію «100% включено», називається повним агоністом рецептора. Речовина, з 100% вірогідністю викликає при зв'язуванні з рецептором перехід його в конфігурацію «100% виключено», називається зворотним агоністом рецептора. Речовина, що викликає перехід рецептора в одну з проміжних конфігурацій або викликає зміна стану рецептора не з 100% вірогідністю (тобто частина рецепторів при зв'язуванні з цією речовиною включиться або вимкнеться, а частина - ні), називається частковим агоністом рецептора. По відношенню до таких речовин використовується також термін агоніст-антагоніст . Речовина, що не міняє стану рецептора при зв'язуванні і лише пасивно перешкоджає зв'язуванню з рецептором гормону або медіатора, називається конкурентним антагоністом, або блокатором рецептора (антагонізм заснований не на виключенні рецептора, а на блокаді зв'язування з рецептором його природного ліганду).
Як правило, якщо якесь екзогенне речовина має рецептори всередині організму, то в організмі є і ендогенні ліганди для даного рецептора. Так, наприклад, ендогенними лігандами бензодіазепінового сайту ГАМК-рецептора , З яким зв'язується синтетичний транквілізатор діазепам , Також є особливі білки - ендозепіни . ендогенних лігандом канабіноїдних рецепторів , З якими зв'язуються алкалоїди конопель, є речовина анандамід , Вироблене організмом з арахідонової жирної кислоти.
Див. також
• білки
• трансмембранні рецептори
категорії :
• функції білків
• клітинні рецептори
Джерело: Вікіпедія
