MEMBRÁNOVÉ RECEPTORY: FUNKCE, TYPY, JAK FUNGUJÍ - BIOLOGIE - 2025

Tyto membránové receptory jsou třídou buněčných receptorů, které se nacházejí na povrchu plazmatické membrány buněk, což umožňuje detekci chemické látky na základě své povahy nemohou přes membránu.

Obecně jsou membránové receptory integrálními membránovými proteiny specializovanými na detekci chemických signálů, jako jsou peptidové hormony, neurotransmitery a určité trofické faktory; k těmto typům receptorů se mohou také vázat některá léčiva a toxiny.

Reprezentativní schéma membránového receptoru. Jsou pozorovány ligandy umístěné na vnější části membrány (1), interakce ligand-membrána receptoru (2) a (3) následující signální události (Zdroj: Wyatt Pyzynski přes Wikimedia Commons)

Jsou klasifikovány podle typu intracelulární kaskády, ke které jsou připojeny a které jsou ty, které určují konečný účinek na odpovídající buňku, nazývanou cílová buňka nebo cílová buňka.

Byly tedy popsány tři velké skupiny: skupiny spojené s iontovými kanály, skupiny spojené s enzymy a skupiny spojené s proteinem G. Vazba ligandů na receptory generuje konformační změnu v receptoru, která spouští intracelulární signální kaskádu v cílová buňka.

Signalizační řetězce spojené s membránovými receptory umožňují amplifikovat signály a generovat přechodné nebo trvalé reakce nebo změny v cílové buňce. Tyto intracelulární signály se souhrnně nazývají „systém přenosu signálu“.

Funkce

Funkcí membránových receptorů a jiných typů receptorů obecně je umožnit komunikaci buněk mezi sebou takovým způsobem, aby různé orgány a systémy organismu fungovaly koordinovaně, aby udržovaly homeostázu a reagovat na dobrovolné a automatické příkazy vydané nervovým systémem.

Chemický signál působící na plazmatickou membránu tak může vyvolat amplifikovanou modifikaci různých funkcí v rámci biochemického aparátu buňky a vyvolat množství specifických odpovědí.

Prostřednictvím systému amplifikace signálu je jediný stimul (ligand) schopen generovat okamžité, nepřímé a dlouhodobé přechodné změny, například modifikovat expresi některých genů v cílové buňce.

Typy

Buněčné receptory se podle svého umístění dělí na: membránové receptory (ty, které jsou exponovány v buněčné membráně) a intracelulární receptory (které mohou být cytoplazmatické nebo jaderné).

Membránové receptory jsou tří typů:

- Propojeno s iontovými kanály

- Souvisí s enzymy

- Navázáno na G protein

Membránové receptory vázané na iontové kanály

Také se nazývají iontově kanálem ovládané ligandy, jedná se o membránové proteiny složené ze 4 až 6 podjednotek, které jsou sestaveny tak, že opouštějí centrální potrubí nebo póry, přes které ionty procházejí z jedné strany membrány na druhou.

Příklad acetylcholinového receptoru, receptoru vázaného na iontový kanál. Jsou zobrazeny tři konformační stavy (Zdroj: Laozhengzz prostřednictvím Wikimedia Commons)

Tyto kanály procházejí membránou a mají extracelulární konec, kde se nachází vazebné místo pro ligand, a další intracelulární konec, který má v některých kanálech hradlový mechanismus. Některé kanály mají intracelulární místo ligandu.

Membránové receptory spojené s enzymem

Tyto receptory jsou také transmembránové proteiny. Mají extracelulární konec, který představuje vazebné místo pro ligand a které spojují s jejich intracelulárním koncem enzym, který je aktivován vazbou ligandu na receptor.

Membránové receptory spojené nebo spojené s G proteinem

Receptory spojené s G-proteiny mají nepřímý mechanismus pro regulaci intracelulárních funkcí cílových buněk, které zahrnují molekuly transduktoru nazývané GTP-vazebné nebo vazebné proteiny nebo G-proteiny.

Všechny tyto receptory spojené s G proteinem jsou tvořeny membránovým proteinem, který prochází membránou sedmkrát a nazývají se metabotropní receptory. Bylo identifikováno stovky receptorů spojených s různými G proteiny.

Jak fungují?

V receptorech vázaných na iontové kanály, vazba ligandu na receptor generuje konformační změnu struktury receptoru, která může modifikovat bránu, posunout stěny kanálu blíže nebo dále od sebe. Tímto způsobem upravují průchod iontů z jedné strany membrány na druhou.

Receptory vázané na iontové kanály jsou z velké části specifické pro jeden typ iontů, a proto byly popsány receptory pro K +, Cl-, Na +, Ca ++ kanály atd. Existují také kanály, které umožňují průchod dvou nebo více typů iontů.

Většina receptorů spojených s enzymem se sdružuje s proteinovými kinázami, zejména s enzymem tyrosinkinázou. Tyto kinázy jsou aktivovány, když se ligand váže na receptor v jeho extracelulárním vazebném místě. Kinázy fosforylují specifické proteiny v cílové buňce, čímž mění funkci buňky.

Příklad membránového receptoru spojeného s enzymem tyrosinkinázou (Zdroj: Laozhengzz přes Wikimedia Commons)

Receptory spojené s G proteiny aktivují kaskády biochemických reakcí, které nakonec modifikují funkci různých proteinů v cílové buňce.

Existují dva typy G proteinů, které jsou heterotrimerní G proteiny a monomerní G proteiny. Oba jsou inaktivně vázáni na GDP, ale když je ligand navázán na receptor, GDP je nahrazen GTP a G protein je aktivován.

V heterotrimerních G proteinech se a podjednotka navázaná na GTP disociuje z komplexu γγ, přičemž G protein zůstává aktivován. Odpověď může zprostředkovat jak podjednotka a vázaná na GTP, tak i volný γy.

Schéma receptoru spojeného s G proteinem (Zdroj: Bensaccount na Wikipedii v angličtině přes Wikimedia Commons)

Monomerní G proteiny nebo malé G proteiny se také nazývají Ras proteiny, protože byly poprvé popsány ve viru, který u potkanů ​​produkuje sarkomózní nádory.

Při aktivaci stimulují mechanismy související hlavně s vezikulárním provozem a cytoskeletálními funkcemi (modifikace, přestavba, transport atd.).

Příklady

Receptor acetylcholinu spojený s sodíkovým kanálem, který se otevírá, když se váže na acetylcholin a způsobuje depolarizaci cílové buňky, je dobrým příkladem membránových receptorů spojených s iontovými kanály. Kromě toho existují tři typy glutamátových receptorů, které jsou ionotropními receptory.

Glutamát je jedním z nejdůležitějších excitačních neurotransmiterů v nervovém systému. Její tři typy ionotropních receptorů jsou: receptory NMDA (N-methyl-D-aspartát), AMPA (a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazol-propionát) a kainát (kyselina kainic).

Jejich jména jsou odvozena od agonistů, kteří je aktivují, a tyto tři typy kanálů jsou příklady neselektivních excitačních kanálů, protože umožňují průchod sodíku a draslíku a v některých případech malého množství vápníku.

Příklady enzymaticky vázaných receptorů jsou inzulínový receptor, rodina receptorů TrK nebo receptory neurotropinů a receptory pro některé růstové faktory.

Mezi nejdůležitější receptory spojené s G-proteiny patří muskarinové acetylcholinové receptory, p-adrenergní receptory, receptory čichového systému, receptory metabotropních glutamátů, receptory pro mnoho peptidových hormonů a receptory rhodopsinu v retinálním systému.

Reference

1. Oddělení biochemie a molekulární biofyziky Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Principy neurální vědy (svazek 4, str. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz a TM Jessell (Eds.). New York: McGraw-hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM, a Buckley, NJ (1990). Podtypy muskarinových receptorů. Roční přehled farmakologie a toxikologie, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG, a Leszkiewicz, DN (2004). Role odlišných subtypů receptoru NMDA při centrálních synapsích. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG a Ganong, MD (2005). Přehled lékařské fyziologie. Vytištěno ve Spojených státech amerických, sedmnácté vydání, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW, a Paradiso, MA (Eds.). (2007). Neurovědy (sv. 2). Lippincott Williams & Wilkins.