MEMBRANRECEPTORER: FUNKTIONER, TYPER, HUR DE FUNGERAR - BIOLOGI - 2025

De membranreceptorer är en klass av cellulära receptorer som är belägna på ytan av plasmamembranet hos celler, vilket gör att detektera kemikalier genom sin natur kan inte korsa membranet.

Generellt sett är membranreceptorer integrerade membranproteiner specialiserade på detektering av kemiska signaler såsom peptidhormoner, neurotransmittorer och vissa trofiska faktorer; vissa läkemedel och gifter kan också binda till dessa typer av receptorer.

Representativt schematiskt för en membranreceptor. Ligander belägna på den yttre delen av membranet (1), ligand-membranreceptorinteraktion (2) och (3) efterföljande signalhändelser observeras (Källa: Wyatt Pyzynski via Wikimedia Commons)

De klassificeras enligt typen av intracellulär kaskad till vilken de är kopplade och vilka är de som bestämmer den slutliga effekten på motsvarande cell, kallad målcellen eller målcellen.

Således har tre stora grupper beskrivits: de som är kopplade till jonkanaler, de som är kopplade till enzymer och de som är kopplade till protein G. Bindningen av ligander till receptorer genererar en konformationell förändring i receptorn som utlöser en intracellulär signaleringskaskad i målcell.

Signalkedjorna kopplade till membranreceptorerna gör det möjligt att förstärka signalerna och generera kortvariga eller permanenta svar eller förändringar i målcellen. Dessa intracellulära signaler kallas kollektivt "signaltransduktionssystem."

Funktioner

Funktionen hos membranreceptorer och andra typer av receptorer i allmänhet är att möjliggöra kommunikation av celler med varandra på ett sådant sätt att de olika organen och systemen i en organisme fungerar på ett koordinerat sätt för att upprätthålla homeostas och svara på frivilliga och automatiska order som utfärdats av nervsystemet.

Således kan en kemisk signal som verkar på plasmamembranet trigga en förstärkt modifiering av olika funktioner inom en cells biokemiska maskineri och utlösa ett antal specifika svar.

Genom signalförstärkningssystemet kan en enda stimulans (ligand) generera omedelbara, indirekta och långvariga kortvariga förändringar, modifiera uttrycket av vissa gener i målcellen, till exempel.

typer

Cellulära receptorer klassificeras, beroende på deras placering, i: membranreceptorer (de som är exponerade i cellmembranet) och intracellulära receptorer (som kan vara cytoplasmiska eller nukleära).

Membranreceptorer är av tre typer:

- Länkad till ionkanaler

- Länkad till enzymer

- Kopplat till G-protein

Membranreceptorer bundna till jonkanaler

Även kallade ligand-gated jonkanaler, de är membranproteiner som består av 4 till 6 subenheter som är sammansatta på ett sådant sätt att de lämnar en central ledning eller pore, genom vilken joner passerar från en sida av membranet till den andra.

Exempel på acetylkolinreceptorn, en receptor kopplad till en jonkanal. De tre konformationella tillstånden visas (Källa: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

Dessa kanaler korsar membranet och har en extracellulär ände, där bindningsstället för liganden är beläget, och en annan intracellulär ände som i vissa kanaler har en grindmekanism. Vissa kanaler har en intracellulär ligandplats.

Enzymbundna membranreceptorer

Dessa receptorer är också transmembrane proteiner. De har en extracellulär ände som presenterar bindningsstället för liganden och som har associerat med deras intracellulära ände ett enzym som aktiveras genom bindningen av liganden till receptorn.

Membranreceptorer kopplade eller kopplade till G-protein

G-proteinkopplade receptorer har en indirekt mekanism för att reglera de intracellulära funktionerna hos målceller som involverar givarmolekyler som kallas GTP-bindande eller bindande proteiner eller G-proteiner.

Alla dessa G-proteinbundna receptorer består av ett membranprotein som passerar membranet sju gånger och kallas metabotropa receptorer. Hundratals receptorer kopplade till olika G-proteiner har identifierats.

Hur fungerar de?

I jonkanalbundna receptorer genererar bindningen av liganden till receptorn en konformationell förändring i receptorns struktur som kan modifiera en grind, flytta kanalväggarna närmare varandra eller längre bort. Med detta modifierar de passagen av joner från ena sidan av membranet till den andra.

Receptorer bundna till jonkanaler är för det mesta specifika för en typ av jon, varför receptorer för K +, Cl-, Na +, Ca ++ kanaler, etc. har beskrivits. Det finns också kanaler som låter två eller flera typer av joner passera.

De flesta enzymbundna receptorer associerar med proteinkinaser, speciellt enzymtyrosinkinas. Dessa kinaser aktiveras när liganden binder till receptorn på dess extracellulära bindningsställe. Kinaser fosforylerar specifika proteiner i målcellen, modifierar cellens funktion.

Exempel på en membranreceptor kopplad till enzymet tyrosinkinas (Källa: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

G-proteinbundna receptorer aktiverar kaskader av biokemiska reaktioner som i slutändan modifierar funktionen hos olika proteiner i målcellen.

Det finns två typer av G-proteiner som är de heterotrimera G-proteinerna och de monomera G-proteinerna. Båda är inaktivt bundna till BNP, men genom att binda liganden till receptorn ersätts BNP av GTP och G-protein aktiveras.

I heterotrimeriska G-proteiner dissocierar a-subenheten bunden till GTP från ßy-komplexet, vilket lämnar G-proteinet aktiverat. Både a-underenheten som är bunden till GTP och den fria ßy kan förmedla responsen.

Schematisk för en G-proteinkopplad receptor (Källa: Bensaccount på engelska Wikipedia via Wikimedia Commons)

Monomeriska G-proteiner eller små G-proteiner kallas också Ras-proteiner eftersom de har beskrivits för första gången i ett virus som producerar sarko-tumörer i råttor.

När de aktiveras stimulerar de mekanismer som huvudsakligen är relaterade till vesikulär trafik och cytoskeletala funktioner (modifiering, ombyggnad, transport, etc.).

exempel

Acetylkolinreceptorn, kopplad till en natriumkanal som öppnas när den binder till acetylkolin och orsakar depolarisering av målcellen, är ett bra exempel på membranreceptorer kopplade till jonkanaler. Dessutom finns det tre typer av glutamatreceptorer som är jonotropa receptorer.

Glutamat är en av de viktigaste excitatoriska neurotransmittorerna i nervsystemet. Dess tre typer av jonotropa receptorer är: NMDA (N-metyl-D-aspartat) receptorer, AMPA (a-amino-3-hydroxi-5-metyl-4-isoxazol-propionat) och kainat (syra kains).

Deras namn härstammar från agonisterna som aktiverar dem och dessa tre typer av kanaler är exempel på icke-selektiva väckningskanaler, eftersom de tillåter passage av natrium och kalium och i vissa fall små mängder kalcium.

Exempel på enzymbundna receptorer är insulinreceptorn, TrK-familjen av receptorer eller neurotrofinreceptorer och receptorerna för vissa tillväxtfaktorer.

De viktigaste G-proteinkopplade receptorerna inkluderar muskarinacetylkolinreceptorer, ß-adrenerga receptorer, olfaktoriska receptorer, metabotropa glutamatreceptorer, receptorer för många peptidhormoner och rodopsinreceptorer i näthinnan.

referenser

1. Institutionen för biokemi och molekylär biofysik Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Principer för neurovetenskap (vol. 4, s. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz, & TM Jessell (Eds.). New York: McGraw-hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM, & Buckley, NJ (1990). Muskarinreceptorsubtyper. Årlig översyn av farmakologi och toxikologi, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG, & Leszkiewicz, DN (2004). Roll av distinkta NMDA-receptorsubtyper vid centrala synapser. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG, & Ganong, MD (2005). Granskning av medicinsk fysiologi. Tryckt i USA, Seventeenth Edition, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW, & Paradiso, MA (Eds.). (2007). Neurovetenskap (vol. 2). Lippincott Williams & Wilkins.