Трансмембранні рецептори

Трансмембранні рецептори— мембранні білки, які розміщуються, і працюють не лише у зовнішній клітинній мембрані, а й у мембранах компартментів та органел клітини. Зв'язування з сигнальною молекулою (гормоном чи медіатором) відбувається з одного боку від мембрани, а клітинна відповідь формується з іншого боку від мембрани. Таким чином, вони відіграють унікальну та важливу роль у міжклітинних зв'язках та передачі сигналу.

Багато трансмембранних рецепторів складаються з двох або декількох субодиниць, які діють у сукупності і можуть дисоціювати при зв'язуванні з лігандом або змінювати свою конформацію і переходити на наступну стадію циклу активації. Найчастіше вони класифікуються з урахуванням їхньої молекулярної структури. Поліпептидні ланцюги найпростіших із цих рецепторів перетинають ліпідний бислой лише один раз, тим часом як багато - сім разів (наприклад, пов'язані з G-білками рецептори).

рецепторів

Зміст

Позаклітинний домен

Позаклітинний домен - це ділянка рецептора, що знаходиться поза клітиною або органоїдом. Якщо поліпептидний ланцюг рецептора перетинає клітину кілька разів, зовнішній домен може складатися з декількох петель. Основна функція рецептора полягає в тому, щоб упізнавати гормон (хоча деякі рецептори також здатні реагувати на зміну мембранного потенціалу), і в багатьох випадках гормон зв'язується саме з цим доменом.

Трансмембранний домен

Деякі рецептори є також білковими каналами. Трансмембранний домен переважно складається з трансмембранних α-спіралей. У деяких рецепторах, таких як нікотиновий ацетилхоліновий рецептор, трансмембранний домен утворює мембранну пору або іонний канал. Після активації позаклітинного домену (зв'язування з гормоном) канал може пропускатиіони. В інших рецепторів після зв'язування гормону трансмембранний домен змінює свою конформацію, що має внутрішньоклітинний вплив.

Внутрішньоклітинний домен

Внутрішньоклітинний або цитоплазматичний домен взаємодіє з внутрішньою частиною клітини або органоїду, ретранслюючи отриманий сигнал. Існують два принципово різні шляхи такої взаємодії:

  • Внутрішньоклітинний домен зв'язується з білками ефекторними сигнальними, які в свою чергу передають сигнал по сигнальному ланцюгу до місця його призначення.
  • Якщо рецептор пов'язаний з ферментом або сам володіє ферментативною активністю, внутрішньоклітинний домен активує фермент (або здійснює ферментативну реакцію).

Більшість трансмембранних рецепторів відноситься до одного з трьох класів, що виділяються за основним механізмом трансдукції сигналу. Класифікують іонотропні та метаботропні трансмембранні рецептори. Іонотропні рецептори, або рецептори, пов'язані з іонними каналами, беруть участь, наприклад, у швидкій передачі синаптичних сигналів між нейронами та іншими клітинами-мішенями, які можуть сприймати електричні сигнали.

Метаботропні рецептори передають хімічні сигнали. Вони поділяються на два великі класи: рецептори, пов'язані з G-білками, і рецептори, пов'язані з ферментами [1] .

Рецептори, пов'язані з G-білками, також називаються 7TM-рецепторами (seven-transmembrane domain receptors, рецептори з сімома трансмембранними доменами). Це трансмембранні білки із зовнішнім сегментом для зв'язування ліганду, мембранним сегментом та цитозольним сегментом, пов'язаним із G-білком. У них виділяють шість класів на підставі подібності структури та функцій рецепторів, класи A-F (або 1-6), які, у свою чергу,поділяються на безліч сімейств. До цього класу відносяться рецептори органів чуття та адренорецептори.

Як і GPCR, рецептори, пов'язані з ферментами — трансмембранні білки, у яких домен зв'язування з лігандом розташований зовні мембрани. На відміну від GPCR, їх цитозольний домен не пов'язаний з G-білком, а сам має ферментативну активність або пов'язує фермент безпосередньо. Зазвичай замість семи сегментів, як у GPCR, такі рецептори мають лише один трансмембранний сегмент. Ці рецептори можуть включати самі сигнальні шляхи, що і GPCR. До цього класу належить, наприклад, рецептор інсуліну.

Виділяють шість основних класів рецепторів, пов'язаних із ферментами:

  • Рецепторні тирозинові кінази можуть безпосередньо фосфорилювати тирозинові залишки, як власні, так і для невеликого набору внутрішньоклітинних сигнальних білків.
  • Рецептори, пов'язані з тирозинкіназами — самі собою не є активними ферментами, але безпосередньо пов'язують цитоплазматичні тирозинкінази передачі сигналу.
  • Рецепторні серин-треонінові кінази можуть безпосередньо фосфорилювати серинові або треонінові залишки, як власні, так і для білків регуляції генів, з якими вони зв'язуються.
  • Рецептори, пов'язані з гістидиновими кіназами - активують двостадійний сигнальний шлях, в якому кіназа фосфорилює власний гістидин і негайно передає фосфат другому білку.
  • Рецепторні гуанілатциклази - прямо каталізують виробництво молекул цГМФ в цитозолі, які діють як невеликий внутрішньоклітинний посередник за механізмами, багато в чому схожим на цАМФ.
  • Рецептороподібні тирозинфосфатази - видаляють фосфатні групи з внутрішньоклітинних тирозинів.сигнальні білки. Вони називаються рецептороподібними, тому що механізм їхньої дії як рецепторів залишається нез'ясованим.

У клітині існує кілька шляхів регуляції активності трансмембранних рецепторів, найбільш важливими способами є фосфорилювання та інтерналізація рецепторів.