MEMBRANRECEPTORER: FUNKTIONER, TYPER, HVORDAN DE FUNGERER - BIOLOGI - 2025

De membranreceptorer er en klasse af cellereceptorer, der er placeret på overfladen af plasmamembranen af celler, hvilket tillader påvisning af kemikalier ifølge deres natur kan ikke krydse membranen.

Generelt er membranreceptorer integrerede membranproteiner, der er specialiserede i påvisning af kemiske signaler, såsom peptidhormoner, neurotransmittere og visse trofiske faktorer; nogle lægemidler og toksiner kan også binde til disse typer receptorer.

Repræsentativt skematisk af en membranreceptor. Ligander placeret på den ydre del af membranen (1), ligand-membranreceptorinteraktion (2) og (3) efterfølgende signalbegivenheder observeres (Kilde: Wyatt Pyzynski via Wikimedia Commons)

De klassificeres i henhold til typen af ​​intracellulær kaskade, som de er koblet til, og hvilke er de, der bestemmer den endelige virkning på den tilsvarende celle, kaldet målcellen eller målcellen.

Der er således beskrevet tre store grupper: dem, der er knyttet til ionkanaler, dem, der er knyttet til enzymer og dem, der er knyttet til protein G. Bindingen af ​​ligander til receptorer genererer en konformationel ændring i receptoren, der udløser en intracellulær signaleringskaskade i målcelle.

Signalkæderne koblet til membranreceptorerne gør det muligt at forstærke signalerne og generere kortvarige eller permanente responser eller ændringer i målcellen. Disse intracellulære signaler kaldes samlet "signaltransduktionssystem."

Funktioner

Funktionen af ​​membranreceptorer og andre typer receptorer generelt er at tillade kommunikation af celler med hinanden på en sådan måde, at de forskellige organer og systemer i en organisme fungerer på en koordineret måde for at opretholde homeostase og svare på frivillige og automatiske ordrer udstedt af nervesystemet.

Således kan et kemisk signal, der virker på plasmamembranen, udløse en forstærket modifikation af forskellige funktioner inden for det biokemiske maskineri i en celle og udløse en mangfoldighed af specifikke responser.

Gennem signalforstærkningssystemet er en enkelt stimulus (ligand) i stand til at generere øjeblikkelige, indirekte og langvarige kortvarige ændringer, for eksempel at modificere ekspressionen af ​​nogle gener i målcellen.

typer

Cellulære receptorer klassificeres, afhængigt af deres placering, i: membranreceptorer (dem, der er eksponeret i cellemembranen) og intracellulære receptorer (som kan være cytoplasmatiske eller nukleare).

Membranreceptorer er af tre typer:

- Koblet til ionkanaler

- Koblet til enzymer

- Koblet til G-protein

Membranreceptorer bundet til ionkanaler

Også kaldet ligand-gatede ionkanaler, de er membranproteiner sammensat af 4 til 6 underenheder, der er samlet på en sådan måde, at de forlader en central ledning eller pore, gennem hvilken ioner passerer fra den ene side af membranen til den anden.

Eksempel på acetylcholinreceptoren, en receptor bundet til en ionkanal. De tre konformationelle tilstande er vist (Kilde: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

Disse kanaler krydser membranen og har en ekstracellulær ende, hvor bindingsstedet for liganden er placeret, og en anden intracellulær ende, der i nogle kanaler har en portmekanisme. Visse kanaler har et intracellulært ligandsted.

Enzymbundne membranreceptorer

Disse receptorer er også transmembrane proteiner. De har en ekstracellulær ende, der præsenterer bindingsstedet for liganden, og som har forbundet med deres intracellulære ende et enzym, der aktiveres ved binding af liganden til receptoren.

Membranreceptorer koblet eller bundet til G-protein

G-protein-koblede receptorer har en indirekte mekanisme til regulering af de intracellulære funktioner i målceller, der involverer transducermolekyler kaldet GTP-bindende eller bindende proteiner eller G-proteiner.

Alle disse G-proteinbundne receptorer består af et membranprotein, der krydser membranen syv gange og kaldes metabotropiske receptorer. Hundredvis af receptorer, der er knyttet til forskellige G-proteiner, er blevet identificeret.

Hvordan fungerer de?

I receptorer bundet til ionkanaler genererer bindingen af ​​liganden til receptoren en konformationel ændring i receptorens struktur, der kan modificere en port, bevæge kanalens vægge nærmere eller længere fra hinanden. Med dette ændrer de passagen af ​​ioner fra den ene side af membranen til den anden.

Receptorer bundet til ionkanaler er for det meste specifikke for en type ion, hvorfor receptorer for K +, Cl-, Na +, Ca ++ kanaler osv. Er beskrevet. Der er også kanaler, der tillader to eller flere typer ioner at passere.

De fleste enzymbundne receptorer er forbundet med proteinkinaser, især enzymtyrosinkinasen. Disse kinaser aktiveres, når liganden binder til receptoren på dets ekstracellulære bindingssted. Kinaser fosforylerer specifikke proteiner i målcellen, hvilket ændrer cellens funktion.

Eksempel på en membranreceptor bundet til enzymet tyrosinkinase (Kilde: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

G-proteinbundne receptorer aktiverer kaskader af biokemiske reaktioner, som ender med at ændre funktionen af ​​forskellige proteiner i målcellen.

Der 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 receptoren, erstattes BNP af GTP, og G-proteinet aktiveres.

I heterotrimeriske G-proteiner adskiller den GTP-bundne a-underenheden sig fra ßy-komplekset, hvorved G-proteinet aktiveres. Både a-underenheden bundet til GTP og den frie ßy kan formidle responsen.

Skematisk af en G-proteinkoblet receptor (Kilde: Bensaccount på engelsk Wikipedia via Wikimedia Commons)

Monomeriske G-proteiner eller små G-proteiner kaldes også Ras-proteiner, fordi de er blevet beskrevet for første gang i en virus, der producerer sarkomatiske tumorer i rotter.

Når de aktiveres, stimulerer de mekanismer, der hovedsageligt er relateret til vesikulær trafik og cytoskeletale funktioner (modifikation, ombygning, transport osv.).

eksempler

Acetylcholinreceptoren, der er bundet til en natriumkanal, der åbner ved binding til acetylcholin og forårsager depolarisering af målcellen, er et godt eksempel på membranreceptorer bundet til ionkanaler. Derudover er der tre typer glutamatreceptorer, der er ionotropiske receptorer.

Glutamat er en af ​​de vigtigste excitatoriske neurotransmittorer i nervesystemet. Dens tre typer ionotrope receptorer er: NMDA (N-methyl-D-aspartat) receptorer, AMPA (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazol-propionat) og kainat (syre kaininsyre).

Deres navne stammer fra agonisterne, der aktiverer dem, og disse tre typer kanaler er eksempler på ikke-selektive excitatoriske kanaler, da de tillader passage af natrium og kalium og i nogle tilfælde små mængder calcium.

Eksempler på enzymbundne receptorer er insulinreceptoren, TrK-familien af ​​receptorer eller neurotrophinreceptorer og receptorerne for nogle vækstfaktorer.

De vigtigste G-proteinkoblede receptorer inkluderer muscariniske acetylcholinreceptorer, ß-adrenerge receptorer, olfaktoriske systemreceptorer, metabotropiske glutamatreceptorer, receptorer for mange peptidhormoner og rhodopsinreceptorer i nethindesystemet.

Referencer

1. Institut for Biokemi og Molekylær Biofysik Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Principper for neurale videnskaber (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 receptorundertyper. Årlig gennemgang af farmakologi og toksikologi, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG, & Leszkiewicz, DN (2004). Roll af forskellige NMDA-receptorsubtyper ved centrale synapser. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG, & Ganong, MD (2005). Gennemgang af medicinsk fysiologi. Trykt i USA, Seventeenth Edition, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW, & Paradiso, MA (Eds.). (2007). Neurovidenskab (bind 2). Lippincott Williams & Wilkins.