MEMBRAN RESEPTÖRLERI: IŞLEVLERI, TÜRLERI, NASIL ÇALIŞTIKLARI - BIYOLOJI - 2024

Zar alıcı zar geçemeyeceği doğaları gereği kimyasalları tespit sağlayan hücrelerin plazma zan yüzeyinde yer alan hücre reseptörlerinin bir sınıfıdır.

Genel olarak, membran reseptörleri, peptid hormonları, nörotransmiterler ve belirli trofik faktörler gibi kimyasal sinyallerin saptanmasında uzmanlaşmış entegre membran proteinleridir; bazı ilaçlar ve toksinler de bu tür reseptörlere bağlanabilir.

Bir membran reseptörünün temsili şeması. Membranın (1) dış kısmında bulunan ligandlar, ligand-membran reseptör etkileşimi (2) ve (3) sonraki sinyal olayları gözlenir (Kaynak: Wyatt Pyzynski, Wikimedia Commons)

Bağlı oldukları ve hedef hücre veya hedef hücre olarak adlandırılan karşılık gelen hücre üzerindeki nihai etkiyi belirleyen hücre içi kaskad tipine göre sınıflandırılırlar.

Bu nedenle, üç büyük grup tanımlanmıştır: iyon kanallarına bağlı olanlar, enzimlere bağlı olanlar ve protein G'ye bağlı olanlar. Ligandların reseptörlere bağlanması, reseptörde bir hücre içi sinyalleme kaskadını tetikleyen konformasyonel bir değişiklik yaratır. hedef hücre.

Membran reseptörlerine bağlı sinyal zincirleri, sinyalleri yükseltmeyi ve hedef hücrede geçici veya kalıcı yanıtlar veya değişiklikler oluşturmayı mümkün kılar. Bu hücre içi sinyaller topluca "sinyal iletim sistemi" olarak adlandırılır.

Özellikleri

Membran reseptörlerinin ve genel olarak diğer reseptör türlerinin işlevi, bir organizmanın farklı organları ve sistemleri, homeostazı sürdürmek için koordineli bir şekilde çalışacak şekilde hücrelerin kendi aralarında iletişimine izin vermektir. sinir sistemi tarafından verilen gönüllü ve otomatik emirlere yanıt verir.

Bu nedenle, plazma membranı üzerinde hareket eden bir kimyasal sinyal, bir hücrenin biyokimyasal mekanizması içindeki çeşitli fonksiyonların güçlendirilmiş bir modifikasyonunu tetikleyebilir ve çok sayıda spesifik tepkiyi tetikleyebilir.

Sinyal amplifikasyon sistemi yoluyla, tek bir uyarıcı (ligand), örneğin hedef hücre içindeki bazı genlerin ekspresyonunu değiştirerek, ani, dolaylı ve uzun vadeli geçici değişiklikler oluşturabilir.

Türleri

Hücresel reseptörler, konumlarına göre, zar reseptörleri (hücre zarında açığa çıkanlar) ve hücre içi reseptörler (sitoplazmik veya nükleer olabilir) olarak sınıflandırılır.

Membran reseptörleri üç tiptedir:

- İyon kanallarına bağlı

- Enzimlerle bağlantılı

- G proteinine bağlı

İyon kanallarına bağlı membran reseptörleri

Ligand kapılı iyon kanalları olarak da adlandırılırlar, iyonların zarın bir tarafından diğerine geçtiği merkezi bir kanal veya gözenek bırakacak şekilde bir araya getirilmiş 4 ila 6 alt birimden oluşan membran proteinleridir.

Bir iyon kanalına bağlı bir reseptör olan asetilkolin reseptörü örneği. Üç yapısal durumu gösterilmektedir (Kaynak: Laozhengzz, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Bu kanallar zarı geçer ve ligand için bağlanma yerinin bulunduğu hücre dışı bir uca ve bazı kanallarda bir kapı mekanizmasına sahip olan başka bir hücre içi uca sahiptir. Bazı kanallar bir hücre içi ligand sitesine sahiptir.

Enzime bağlı membran reseptörleri

Bu reseptörler ayrıca transmembran proteinlerdir. Ligand için bağlanma yerini sunan ve hücre içi uçları ile ligandın reseptöre bağlanmasıyla aktive olan bir enzimi ilişkilendiren hücre dışı bir uca sahiptirler.

G proteinine bağlı veya bağlantılı membran reseptörleri

G-protein-bağlı reseptörler, GTP-bağlayıcı veya bağlayıcı proteinler veya G proteinleri olarak adlandırılan dönüştürücü molekülleri içeren hedef hücrelerin hücre içi fonksiyonlarının düzenlenmesi için dolaylı bir mekanizmaya sahiptir.

Tüm bu G proteinine bağlı reseptörler, zarı yedi kez geçen ve metabotropik reseptörler olarak adlandırılan bir zar proteininden oluşur. Farklı G proteinlerine bağlı yüzlerce reseptör tanımlanmıştır.

Nasıl çalışırlar?

İyon kanallarına bağlanan reseptörlerde, ligandın reseptöre bağlanması, reseptörün yapısında bir kapıyı modifiye edebilen, kanalın duvarlarını yaklaştıran veya uzaklaştıran bir konformasyonel değişiklik yaratır. Bununla, iyonların zarın bir tarafından diğerine geçişini değiştirirler.

İyon kanallarına bağlı reseptörler, çoğunlukla, bir tip iyon için spesifiktir, bu nedenle K +, Cl-, Na +, Ca ++ kanalları vb. İçin reseptörler tanımlanmıştır. İki veya daha fazla iyon türünün geçmesine izin veren kanallar da vardır.

Enzime bağlı reseptörlerin çoğu, protein kinazlarla, özellikle enzim tirozin kinazla ilişkilidir. Bu kinazlar, ligand hücre dışı bağlanma bölgesinde reseptöre bağlandığında aktive olur. Kinazlar, hedef hücrede spesifik proteinleri fosforile ederek hücrenin işlevini değiştirir.

Enzim tirozin kinaza bağlı bir membran reseptörü örneği (Kaynak: Laozhengzz, Wikimedia Commons aracılığıyla)

G proteinine bağlı reseptörler, hedef hücrede çeşitli proteinlerin işlevini değiştiren biyokimyasal reaksiyonları aktive eder.

Heterotrimerik G proteinleri ve monomerik G proteinleri olan iki tip G proteini vardır. Her ikisi de aktif olmayan bir şekilde GDP'ye bağlıdır, ancak ligand reseptöre bağlandığında, GDP, GTP ile değiştirilir ve G proteini etkinleştirilir.

Heterotrimerik G proteinlerinde, GTP'ye bağlı α alt birimi ßγ kompleksinden ayrışarak G proteinini aktive eder. Hem GTP'ye bağlı α alt birimi hem de serbest ßγ yanıta aracılık edebilir.

G proteinine bağlı reseptörün şeması (Kaynak: Bensaccount, Wikimedia Commons aracılığıyla İngilizce Wikipedia'da)

Monomerik G proteinleri veya küçük G proteinleri, ilk kez sıçanlarda sarkomatöz tümörler üreten bir virüste tanımlandıkları için Ras proteinleri olarak da adlandırılır.

Aktive edildiklerinde, esas olarak veziküler trafik ve hücre iskelet fonksiyonları (modifikasyon, yeniden modelleme, taşıma, vb.) İle ilgili mekanizmaları uyarırlar.

Örnekler

Asetilkoline bağlandığında açılan ve hedef hücrenin depolarizasyonuna neden olan bir sodyum kanalına bağlanan asetilkolin reseptörü, iyon kanallarına bağlı membran reseptörlerine iyi bir örnektir. Ek olarak, iyonotropik reseptörler olan üç tip glutamat reseptörü vardır.

Glutamat, sinir sistemindeki en önemli uyarıcı nörotransmiterlerden biridir. Üç tip iyonotropik reseptörü şunlardır: NMDA (N-metil-D-aspartat) reseptörleri, AMPA (α-amino-3-hidroksi-5-metil-4-izoksazol-propiyonat) ve kainat (asit kainik).

İsimleri, onları aktive eden agonistlerden türetilmiştir ve bu üç tip kanal, sodyum ve potasyumun ve bazı durumlarda az miktarda kalsiyumun geçişine izin verdikleri için seçici olmayan uyarıcı kanalların örnekleridir.

Enzime bağlı reseptörlerin örnekleri, insülin reseptörü, TrK reseptör ailesi veya nörotrofin reseptörleri ve bazı büyüme faktörleri için reseptörlerdir.

En önemli G proteinine bağlı reseptörler arasında muskarinik asetilkolin reseptörleri, p-adrenerjik reseptörler, koku alma sistemi reseptörleri, metabotropik glutamat reseptörleri, birçok peptid hormonu için reseptörler ve retinal sistemin rodopsin reseptörleri bulunur.

Referanslar

1. Biyokimya ve Moleküler Biyofizik Bölümü Thomas Jessell, Siegelbaum, S. ve Hudspeth, AJ (2000). Sinir bilimi prensipleri (Cilt 4, s. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz ve TM Jessell (Editörler). New York: McGraw-tepesi.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM ve Buckley, NJ (1990). Muskarinik reseptör alt tipleri. Farmakoloji ve toksikolojinin yıllık incelemesi, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG ve Leszkiewicz, DN (2004). Merkezi sinapslarda farklı NMDA reseptör alt tiplerinin rolü. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG ve Ganong, MD (2005). Tıbbi fizyolojinin gözden geçirilmesi. Amerika Birleşik Devletleri'nde basılmıştır, Onyedinci Baskı, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW ve Paradiso, MA (Eds.). (2007). Neuroscience (Cilt 2). Lippincott Williams ve Wilkins.