RECEPTORII MEMBRANEI: FUNCȚII, TIPURI, MODUL DE FUNCȚIONARE - BIOLOGIE - 2025

De receptorii de membrană sunt o clasă de receptori celulari , care sunt situate pe suprafața membranei plasmatice a celulelor, permițând detectarea substanțelor chimice , prin natura lor , nu pot traversa membrana.

În general, receptorii membranei sunt proteine ​​integrale ale membranei specializate în detectarea semnalelor chimice precum hormoni peptidici, neurotransmițători și anumiți factori trofici; unele medicamente și toxine se pot lega și de aceste tipuri de receptori.

Schema reprezentativă a unui receptor de membrană. Ligandi localizați în partea exterioară a membranei (1), interacțiunea ligand-membrană receptor (2) și (3) evenimente de semnalizare ulterioare sunt observate (Sursa: Wyatt Pyzynski prin Wikimedia Commons)

Ele sunt clasificate în funcție de tipul de cascadă intracelulară la care sunt cuplate și care sunt cele care determină efectul final asupra celulei corespunzătoare, numită celulă țintă sau celulă țintă.

Astfel, au fost descrise trei grupe mari: cele legate de canalele ionice, cele legate de enzime și cele legate de proteina G. Legarea liganzilor la receptori generează o modificare conformațională a receptorului care declanșează o cascadă de semnalizare intracelulară în celulă țintă.

Lanțurile de semnalizare cuplate cu receptorii membranei fac posibilă amplificarea semnalelor și generarea de răspunsuri sau schimbări tranzitorii sau permanente în celula țintă. Aceste semnale intracelulare sunt numite colectiv "sistem de transductie a semnalului".

Caracteristici

Funcția receptorilor membranei și a altor tipuri de receptori în general este de a permite comunicarea celulelor între ele, în așa fel încât diferitele organe și sisteme ale unui organism să lucreze într-un mod coordonat pentru a menține homeostazia și răspunde la comenzile voluntare și automate emise de sistemul nervos.

Astfel, un semnal chimic care acționează asupra membranei plasmatice poate declanșa o modificare amplificată a diferitelor funcții din mașina biochimică a unei celule și poate declanșa o multiplicitate de răspunsuri specifice.

Prin sistemul de amplificare a semnalului, un singur stimul (ligand) este capabil să genereze schimbări tranzitorii imediate, indirecte și pe termen lung, modificând, de exemplu, expresia unor gene din celula țintă.

Tipuri

Receptorii celulari sunt clasificați, în funcție de locația lor, în: receptori ai membranei (cei care sunt expuși în membrana celulară) și receptorii intracelulari (care pot fi citoplasmici sau nucleari).

Receptorii membranei sunt de trei tipuri:

- Legat de canalele ionice

- Legat de enzime

- Legat de proteina G

Receptorii membranei legați de canalele ionice

Numite și canale ionice cu ligand, sunt proteine ​​de membrană compuse din 4 până la 6 subunități care sunt asamblate astfel încât să părăsească un canal sau un por central, prin care ionii trec dintr-o parte a membranei în cealaltă.

Exemplu de receptor al acetilcolinei, un receptor legat de un canal ionic. Cele trei stări conformaționale sunt afișate (Sursa: Laozhengzz prin Wikimedia Commons)

Aceste canale traversează membrana și au un capăt extracelular, unde se află locul de legare pentru ligand și un alt capăt intracelular care, în unele canale, are un mecanism de poartă. Anumite canale au un site ligand intracelular.

Receptorii membranei legați de enzime

Acești receptori sunt, de asemenea, proteine ​​transmembranare. Au un capăt extracelular care prezintă situsul de legare pentru ligand și care au asociat cu capătul lor intracelular o enzimă care este activată prin legarea ligandului la receptor.

Receptorii membranei cuplati sau legati de proteina G

Receptorii cuplati cu proteina G au un mecanism indirect pentru reglarea functiilor intracelulare ale celulelor tinta care implica molecule transductoare numite proteine ​​de legare GTP sau de legare sau proteine ​​G.

Toți acești receptori legați de proteine ​​G sunt alcătuiți dintr-o proteină de membrană care traversează membrana de șapte ori și sunt numiți receptori metabotropi. Au fost identificate sute de receptori legați la diferite proteine ​​G.

Cum funcționează?

În receptorii legați de canalul ionic, legarea ligandului la receptor generează o schimbare conformațională în structura receptorului care poate modifica o poartă, muta pereții canalului mai aproape împreună sau mai departe. Cu aceasta modifică trecerea ionilor de la o parte a membranei la cealaltă.

Receptorii legați de canalele ionice sunt, în mare parte, specifici pentru un singur tip de ion, motiv pentru care au fost descriși receptorii pentru canalele K +, Cl-, Na +, Ca ++ etc. Există, de asemenea, canale care permit să treacă două sau mai multe tipuri de ioni.

Majoritatea receptorilor legați de enzime se asociază cu protein kinazele, în special cu enzima tirozin kinazei. Aceste kinaze sunt activate atunci când ligandul se leagă de receptor la locul său de legătură extracelular. Kinazele proteine ​​specifice fosforilate din celula țintă, modificând funcția celulei.

Exemplu de receptor de membrană legat de enzima tirozin kinază (Sursa: Laozhengzz prin Wikimedia Commons)

Receptorii legați de proteine ​​G activează cascade de reacții biochimice care ajung să modifice funcția diferitelor proteine ​​din celula țintă.

Există două tipuri de proteine ​​G care sunt proteinele G heterotrimerice și proteinele G monomerice. Ambele sunt legate inactiv de PIB, dar prin legarea ligandului la receptor, PIB-ul este înlocuit de GTP și proteina G este activată.

În proteinele G heterotrimerice, subunitatea α legată de GTP se disociază de complexul ßγ, lăsând proteina G activată. Atât subunitatea α legată de GTP, cât și libera ßγ pot media răspunsul.

Schema unui receptor cuplat cu proteina G (Sursa: Bensaccount la Wikipedia Wikipedia prin Wikimedia Commons)

Proteinele G monomerice sau proteinele G mici sunt, de asemenea, numite proteine ​​Ras, deoarece au fost descrise pentru prima dată într-un virus care produce tumori sarcomate la șobolani.

Atunci când sunt activate, acestea stimulează mecanisme legate în principal de traficul vezicular și funcțiile citoscheletale (modificare, remodelare, transport etc.).

Exemple

Receptorul de acetilcolină, legat de un canal de sodiu care se deschide când se leagă de acetilcolină și determină depolarizarea celulei țintă, este un bun exemplu de receptori de membrană legați de canalele ionice. În plus, există trei tipuri de receptori ai glutamatului care sunt receptori ionotropi.

Glutamatul este unul dintre cei mai importanți neurotransmițători excitatori din sistemul nervos. Cele trei tipuri de receptori ionotropi sunt: ​​receptorii NMDA (N-metil-D-aspartat), AMPA (α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-izoxazol-propionat) și kainat (acid kainic).

Numele lor sunt derivate de la agoniștii care le activează și aceste trei tipuri de canale sunt exemple de canale excitatoare neselective, deoarece permit trecerea sodiului și a potasiului și, în unele cazuri, a unor cantități mici de calciu.

Exemple de receptori legați de enzimă sunt receptorii insulinei, familia TrK de receptori sau receptorii neurotrofinei și receptorii pentru unii factori de creștere.

Cei mai importanți receptori cuplați de proteine ​​G includ receptorii muscarinici de acetilcolină, receptorii β-adrenergici, receptorii sistemului olfactiv, receptorii metabotropi ai glutamatului, receptorii pentru mulți hormoni peptidici și receptorii rodopsinei sistemului retinal.

Referințe

1. Departamentul de Biochimie și Biofizică Moleculară Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Principiile științei neuronale (vol. 4, p. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz și TM Jessell (Eds.). New York: McGraw-hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM și Buckley, NJ (1990). Subtipuri de receptori muscarinici. Revizuirea anuală a farmacologiei și toxicologiei, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG și Leszkiewicz, DN (2004). Rolul subtipurilor distincte de receptori NMDA la sinapsele centrale. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG și Ganong, MD (2005). Revizuirea fiziologiei medicale. Tipărit în Statele Unite ale Americii, ediția a șaptesea, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW și Paradiso, MA (Eds.). (2007). Neuroștiință (vol. 2). Lippincott Williams & Wilkins.