MEMBRANSKI RECEPTORJI: FUNKCIJE, VRSTE, KAKO DELUJEJO - BIOLOGIJA - 2026

Pri membranski receptorji so razred celične receptorje, ki se nahajajo na površini plazemske membrane celic, ki omogoča odkrivanje kemikalij, ki po svoji naravi ne more prečkati membrano.

Na splošno so membranski receptorji integralni membranski proteini, specializirani za odkrivanje kemijskih signalov, kot so peptidni hormoni, nevrotransmiterji in nekateri trofični dejavniki; na to vrsto receptorjev se lahko vežejo tudi nekatera zdravila in toksini.

Reprezentativna shema membranskega receptorja. Opaženi so ligandi na zunanjem delu membrane (1), medsebojno delovanje ligand-membranskih receptorjev (2) in (3) poznejši dogodki signalizacije (Vir: Wyatt Pyzynski preko Wikimedia Commons)

Razvrščamo jih glede na vrsto znotrajcelične kaskade, na katero so povezani, in ki določajo končni učinek na ustrezno celico, imenovano ciljna celica ali ciljna celica.

Tako so bile opisane tri velike skupine: tiste, ki so povezane z ionskimi kanali, tiste, povezane z encimi in tiste, povezane z beljakovinami G. Vezava ligandov na receptorje povzroči konformacijsko spremembo receptorja, ki sproži znotrajcelično signalno kaskado v ciljna celica.

Signalne verige, povezane z membranskimi receptorji, omogočajo ojačanje signalov in ustvarjanje prehodnih ali stalnih odzivov ali sprememb v ciljni celici. Te medcelične signale skupaj imenujemo "sistem pretvorbe signalov."

Lastnosti

Funkcija membranskih receptorjev in drugih vrst receptorjev na splošno je, da omogočajo komunikacijo celic med seboj na tak način, da različni organi in sistemi organizma usklajeno delujejo za vzdrževanje homeostaze in se odzivajo na prostovoljna in avtomatska naročila, ki jih izda živčni sistem.

Tako lahko kemični signal, ki deluje na plazemsko membrano, sproži povečano spremembo različnih funkcij znotraj biokemičnih strojev celice in sproži množico specifičnih odzivov.

Skozi sistem za ojačanje signala lahko en sam dražljaj (ligand) ustvari takojšnje, posredne in dolgotrajne prehodne spremembe, na primer spremeni izražanje nekaterih genov znotraj ciljne celice.

Vrste

Celični receptorji se glede na lokacijo razvrščajo na: membranske receptorje (tiste, ki so izpostavljeni v celični membrani) in medcelične (ki so lahko citoplazemski ali jedrski).

Membranski receptorji so tri vrste:

- Povezani z ionskimi kanali

- Povezana z encimi

- Povezana z G proteini

Membranski receptorji, vezani na ionske kanale

Imenujejo jih tudi ionski kanali z zaprtimi ligandi, to so membranski proteini, sestavljeni iz 4 do 6 podenot, ki so sestavljeni tako, da zapustijo osrednji kanal ali pore, skozi katere ioni prehajajo z ene strani membrane na drugo.

Primer receptorja za acetilkolin, receptorja, povezanega z ionskim kanalom. Prikazana so njegova tri konformacijska stanja (Vir: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

Ti kanali prečkajo membrano in imajo zunajcelični konec, kjer se nahaja vezno mesto za ligand, in drug znotrajcelični konec, ki ima v nekaterih kanalih zaporni mehanizem. Določeni kanali imajo znotrajcelični ligandni položaj.

Encimski povezani membranski receptorji

Ti receptorji so tudi transmembranski proteini. Imajo zunajcelični konec, ki predstavlja mesto vezave za ligand in ki je s svojim znotrajceličnim koncem povezan z encimom, ki se aktivira z vezavo liganda na receptor.

Membranski receptorji, povezani ali vezani na G protein

Receptorji, vezani na G-beljakovine, imajo posreden mehanizem za regulacijo znotrajceličnih funkcij ciljnih celic, ki vključuje molekule pretvornikov, imenovane GTP-vezavne ali vezavne proteine ​​ali G-proteine.

Vsi ti G-beljakovinski receptorji so sestavljeni iz membranskega proteina, ki sedemkrat prečka membrano in se imenuje metabotropni receptorji. Identificiranih je bilo na stotine receptorjev, povezanih z različnimi G proteini.

Kako delujejo?

V receptorjih, vezanih na ionske kanale, vezava liganda na receptor povzroči konformacijsko spremembo v strukturi receptorja, ki lahko spremeni vrata, premakne stene kanala bližje ali naprej narazen. S tem spreminjajo prehod ionov z ene strani membrane na drugo.

Receptorji, vezani na ionske kanale, so večinoma specifični za eno vrsto ionov, zato so bili opisani receptorji za K +, Cl-, Na +, Ca ++ kanale itd. Obstajajo tudi kanali, ki omogočajo prehod dveh ali več vrst ionov.

Večina encimsko povezanih receptorjev se povezuje s proteinskimi kinazami, zlasti z encimom tirozin kinazo. Te kinaze se aktivirajo, ko se ligand veže na receptor na zunajceličnem mestu vezave. Kinaze fosforilirajo specifične beljakovine v ciljni celici, tako da spremenijo funkcijo celice.

Primer membranskega receptorja, povezanega z encimom tirozin kinazo (Vir: Laozhengzz prek Wikimedia Commons)

G beljakovinsko povezani receptorji aktivirajo kaskade biokemijskih reakcij, ki na koncu spremenijo delovanje različnih beljakovin v ciljni celici.

Obstajata dve vrsti G proteinov, ki sta heterotrimerični G proteini in monomerni G proteini. Oba sta neaktivno vezana na BDP, ko pa je ligand vezan na receptor, BDP nadomesti GTP in aktivira se G protein.

V heterotrimeričnih G proteinih se α podenota, vezana na GTP, loči od kompleksa ßγ, pri čemer se G protein aktivira. Tako podenota α, vezana na GTP, kot prosta ßγ lahko posredujeta odzivu.

Shema povezave z receptorji za beljakovine G (Vir: Bensaccount na angleški Wikipediji prek Wikimedia Commons)

Monomerne G proteine ​​ali majhne G proteine ​​imenujemo tudi Ras proteini, ker so bili prvič opisani pri virusu, ki pri podganah proizvaja sarkomatske tumorje.

Ko se aktivirajo, stimulirajo mehanizme, povezane predvsem z vezikularnim prometom in citoskeletnimi funkcijami (modifikacija, preoblikovanje, transport itd.).

Primeri

Receptor za acetilholin, povezan z natrijevim kanalom, ki se odpre pri vezavi na acetilholin in povzroči depolarizacijo ciljne celice, je dober primer membranskih receptorjev, povezanih z ionskimi kanali. Poleg tega obstajajo tri vrste glutamatnih receptorjev, ki so iotrotropni receptorji.

Glutamat je eden najpomembnejših vzbujevalnih nevrotransmiterjev v živčnem sistemu. Tri vrste ionotropnih receptorjev so: NMDA (N-metil-D-aspartat) receptorji, AMPA (α-amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoksazol-propionat) in kainat (kislina kainic).

Njihova imena so izpeljana iz agonistov, ki jih aktivirajo, in te tri vrste kanalov so primeri neselektivnih ekscitacijskih kanalov, saj omogočajo prehod natrija in kalija, ponekod pa tudi majhne količine kalcija.

Primeri encimsko povezanih receptorjev so receptor za insulin, družina receptorjev TrK ali receptorji za nevrotropine in receptorji za nekatere rastne dejavnike.

Najpomembnejši receptorji, vezani na beljakovine, vključujejo receptorje za muskarinske acetilholine, β-adrenergične receptorje, receptorje olfaktornega sistema, metabotropne receptorje za glutamat, receptorje za številne peptidne hormone in rodopsinske receptorje mrežničnega sistema.

Reference

1. Oddelek za biokemijo in molekularno biofiziko Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Načela nevrološke znanosti (letnik 4, str. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz in TM Jessell (ur.). New York: McGraw-hrib.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM, & Buckley, NJ (1990). Podtipi muskarinskih receptorjev. Letni pregled farmakologije in toksikologije, 30 (1), 633–673.
3. Cull-Candy, SG, in Leszkiewicz, DN (2004). Vloga izrazitih podtipov receptorjev NMDA v osrednjih sinapsah. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG in dr. Ganong (2005). Pregled medicinske fiziologije. Natisnjeno v Združenih državah Amerike, Sedemnajsta izdaja, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW, & Paradiso, MA (ur.). (2007). Nevroznanost (letnik 2). Lippincott Williams & Wilkins.