MEMBRANRESEPTORER: FUNKSJONER, TYPER, HVORDAN DE FUNGERER - BIOLOGI - 2025

De membranreseptorer er en klasse av cellulære reseptorer som er lokalisert på overflaten av plasmamembranen til celler, slik at detektere kjemikalier ved sin art ikke krysse membranen.

Generelt er membranreseptorer integrerte membranproteiner som er spesialisert i deteksjon av kjemiske signaler som peptidhormoner, nevrotransmittere og visse trofiske faktorer; noen medikamenter og giftstoffer kan også binde seg til denne typen reseptorer.

Representativt skjematisk for en membranreseptor. Ligander lokalisert på den ytre delen av membranen (1), ligand-membranreseptorinteraksjon (2) og (3) etterfølgende signalhendelser blir observert (Kilde: Wyatt Pyzynski via Wikimedia Commons)

De er klassifisert i henhold til typen intracellulær kaskade som de er koblet til og som er de som bestemmer den endelige effekten på den tilsvarende cellen, kalt målcellen eller målcellen.

Således er tre store grupper blitt beskrevet: de som er koblet til ionekanaler, de som er koblet til enzymer og de som er koblet til protein G. Bindingen av ligander til reseptorer genererer en konformasjonsendring i reseptoren som utløser en intracellulær signaleringskaskade i målcelle.

Signalkjedene koblet til membranreseptorene gjør det mulig å forsterke signalene og generere forbigående eller permanente responser eller endringer i målcellen. Disse intracellulære signalene kalles samlet "signaltransduksjonssystem."

Egenskaper

Funksjonen til membranreseptorer og andre typer reseptorer generelt er å tillate kommunikasjon av celler seg imellom, på en slik måte at de forskjellige organene og systemene i en organisme fungerer på en koordinert måte å opprettholde homeostase og svare på frivillige og automatiske ordrer utstedt av nervesystemet.

Således kan et kjemisk signal som virker på plasmamembranen utløse en forsterket modifisering av forskjellige funksjoner i det biokjemiske maskineriet i en celle og utløse en rekke spesifikke responser.

Gjennom signalforsterkningssystemet er en enkelt stimulans (ligand) i stand til å generere umiddelbare, indirekte og langsiktige forbigående forandringer, og modifisere ekspresjonen av noen gener i målcellen, for eksempel.

typer

Cellulære reseptorer er klassifisert, i henhold til deres beliggenhet, i: membranreseptorer (de som er eksponert i cellemembranen) og intracellulære reseptorer (som kan være cytoplasmatiske eller kjernefysiske).

Membranreseptorer er av tre typer:

- Koblet til ionekanaler

- Koblet til enzymer

- Koblet til G-protein

Membranreseptorer bundet til ionekanaler

Også kalt ligandgatede ionekanaler, er de membranproteiner som består av 4 til 6 underenheter som er satt sammen på en slik måte at de forlater en sentral kanal eller por, gjennom hvilke ioner passerer fra den ene siden av membranen til den andre.

Eksempel på acetylkolinreseptoren, en reseptor knyttet til en ionekanal. De tre konformasjonstilstandene for den er vist (Kilde: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

Disse kanalene krysser membranen og har en ekstracellulær ende, der bindingsstedet for liganden er lokalisert, og en annen intracellulær ende som i noen kanaler har en portmekanisme. Enkelte kanaler har et intracellulært ligandsted.

Enzymkoblede membranreseptorer

Disse reseptorene er også transmembrane proteiner. De har en ekstracellulær ende som presenterer bindingsstedet for liganden og som har assosiert med deres intracellulære ende et enzym som aktiveres ved bindingen av liganden til reseptoren.

Membranreseptorer koblet eller koblet til G-protein

G-protein-koblede reseptorer har en indirekte mekanisme for regulering av de intracellulære funksjonene til målceller som involverer svingermolekyler kalt GTP-bindende eller bindende proteiner eller G-proteiner.

Alle disse G-proteinbundne reseptorene består av et membranprotein som krysser membranen syv ganger og kalles metabotropiske reseptorer. Hundrevis av reseptorer koblet til forskjellige G-proteiner er identifisert.

Hvordan fungerer de?

I reseptorer bundet til ionekanaler genererer bindingen av liganden til reseptoren en konformasjonsendring i strukturen til reseptoren som kan modifisere en port, flytte kanalens vegger nærmere eller lenger fra hverandre. Med dette modifiserer de passasjen av ioner fra den ene siden av membranen til den andre.

Reseptorer bundet til ionekanaler er for det meste spesifikke for en type ion, og det er derfor reseptorer for K +, Cl-, Na +, Ca ++ kanaler, etc. er blitt beskrevet. Det er også kanaler som lar to eller flere typer ioner passere.

De fleste enzymkoblede reseptorer assosierer seg med proteinkinaser, spesielt enzymet tyrosinkinase. Disse kinasene aktiveres når liganden binder seg til reseptoren på det ekstracellulære bindingsstedet. Kinaser fosforylerer spesifikke proteiner i målcellen, og endrer cellens funksjon.

Eksempel på en membranreseptor knyttet til enzymet tyrosinkinase (Kilde: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

G-proteinkoblede reseptorer aktiverer kaskader av biokjemiske reaksjoner som ender opp med å endre funksjonen til forskjellige proteiner i målcellen.

Det er to typer G-proteiner som er de heterotrimere G-proteiner og de monomere G-proteiner. Begge er inaktivt bundet til BNP, men når liganden er bundet til reseptoren, erstattes BNP av GTP og G-proteinet aktiveres.

I heterotrimeriske G-proteiner, dissoserer a-underenheten bundet til GTP fra ßy-komplekset, og lar G-proteinet aktiveres. Både α-underenheten bundet til GTP og den frie ßy kan formidle responsen.

Skjematisk av en G-proteinkoblet reseptor (Kilde: Bensaccount på engelsk Wikipedia via Wikimedia Commons)

Monomeriske G-proteiner eller små G-proteiner kalles også Ras-proteiner fordi de er beskrevet for første gang i et virus som produserer sarkomatiske svulster hos rotter.

Når de aktiveres, stimulerer de mekanismer hovedsakelig relatert til vesikulær trafikk og cytoskeletalfunksjoner (modifisering, ombygging, transport, etc.).

eksempler

Acetylkolinreseptoren, knyttet til en natriumkanal som åpnes når den binder seg til acetylkolin og forårsaker depolarisering av målcellen, er et godt eksempel på membranreseptorer knyttet til ionekanaler. I tillegg er det tre typer glutamatreseptorer som er ionotropiske reseptorer.

Glutamat er en av de viktigste eksitatoriske nevrotransmitterne i nervesystemet. De tre typene ionotropiske reseptorer er: NMDA (N-metyl-D-aspartat) reseptorer, AMPA (a-amino-3-hydroksy-5-metyl-4-isoksazol-propionat) og kainat (syre kainisk).

Navnene deres stammer fra agonistene som aktiverer dem, og disse tre typer kanaler er eksempler på ikke-selektive eksitatoriske kanaler, siden de tillater passering av natrium og kalium og i noen tilfeller små mengder kalsium.

Eksempler på enzymkoblede reseptorer er insulinreseptoren, TrK-familien av reseptorer eller nevrotrofinreseptorer, og reseptorene for noen vekstfaktorer.

De viktigste G-proteinkoblede reseptorene inkluderer muskarinacetylkolinreseptorer, ß-adrenerge reseptorer, olfaktoriske systemreseptorer, metabotropiske glutamatreseptorer, reseptorer for mange peptidhormoner og rhodopsin reseptorer i netthinnesystemet.

referanser

1. Institutt for biokjemi og molekylær biofysikk Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Prinsipper for nevralfag (bind 4, s. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz, & TM Jessell (Eds.). New York: McGraw-hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM, & Buckley, NJ (1990). Muskariniske reseptorsubtyper. Årlig gjennomgang av farmakologi og toksikologi, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG, & Leszkiewicz, DN (2004). Roll av distinkte NMDA-reseptorsubtyper ved sentrale synapser. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG, & Ganong, MD (2005). Gjennomgang av medisinsk fysiologi. Trykt i USA, Seventeenth Edition, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW, & Paradiso, MA (Eds.). (2007). Nevrovitenskap (bind 2). Lippincott Williams & Wilkins.