Мембранные рецепторы
Очень часто у белков есть гидрофобные участки, которые взаимодействуют с липидами, и гидрофильные участки, которые находятся на поверхности мембраны клетки, соприкасаясь с водным содержимым клетки. Большинство мембранных рецепторов — именно такие трансмембранные белки.
Многие из мембранных белков-рецепторов связаны с углеводными цепями, то есть представляют собой гликопротеиды. На их свободных поверхностях находятся олигосахаридные цепи (гликозильные группы), похожие на антенны. Такие цепочки, состоящие из нескольких моносахаридных остатков, имеют самые различные формы, что объясняется разнообразием связей между моносахаридными остатками и существованием α- и β-изомеров.
Функция «антенн» — это распознавание внешних сигналов. Распознающие участки двух соседних клеток могут обеспечивать сцепление клеток, связываясь друг с другом. Благодаря этому клетки ориентируются и создают ткани в процессе дифференцировки. Распознающие участки присутствуют и в некоторых молекулах, которые находятся в растворе, благодаря чему они избирательно поглощаются клетками, имеющими комплементарные распознающие участки (так, например, поглощаются ЛПНП с помощью рецепторов ЛПНП).
Два основных класса мембранных рецепторов — это метаботропные рецепторы и ионотропные рецепторы.
Ионотропные рецепторы представляют собой мембранные каналы, открываемые или закрываемые при связывании с лигандом. Возникающие при этом ионные токи вызывают изменения трансмембранной разности потенциалов и, вследствие этого, возбудимости клетки, а также меняют внутриклеточные концентрации ионов, что может вторично приводитъ к активации систем внутриклеточных посредников. Одним из наиболее полно изученных ионотропных рецепторов является н-холинорецептор.
Метаботропные рецепторы связаны с системами внутриклеточных посредников. Изменения их конформации при связывании с лигандом приводит к запуску каскада биохимических реакций, и, в конечном счете, изменению функционального состояния клетки. Основные типы мембранных рецепторов:
- Рецепторы, связанные с гетеротримерными G-белками (например, рецептор вазопрессина).
- Рецепторы, обладающие внутренней тирозинкиназной активностью (например, рецептор инсулина или рецептор эпидермального фактора роста).
Источник
12. Понятие о мембранных рецепторах и выполняемые ими функции.
Мембранные рецепторы – мембранные гликозилированные белки трёхдоменной структуры с мультирецепторным принципом действия, инициирующие метаболические и транскрипционные эффекты в клетках. После связывания лиганда рецепторы сначала активируются, передавая сигнал внутрь клетки, затем происходит гормонзависимая инактивация рецептора. Эту группу рецепторов можно разделить на:
Рецепторы, не обладающие собственной ферментативной активностью:– Ассоциированные с G-белками;
– Ассоциированные с тирозинкиназами класса Janus (JAK-киназами);
– Рецепторы, сопряженные с адапторными белками;
– Рецепторы с доменом смерти;
Рецепторы, обладающие ферментативной активностью:
п/п Суперсемейство рецепторов Функции: 1- Развитие иммунологических реакций
Главный комплекс гистосовместимости класса II
Фибронектиновые рецепторы Гликопротеиновый комплекс тромбоцитов
Лейкоцитарные белки адгезии Связывание с компонентами внеклеточного матрикса и белками адгезии
3 Рецепторы митогенов факторов роста , обладающие тирозинкиназной активностью:
Рецептор фактора роста эпидермиса Рецептор фактора роста производных тромбоцитов
Инсулиновый рецептор Стимуляция клеточного роста
4 Рецепторьі нейромедиаторов ионные каналы :
Никотиновый ацетилхолиновый рецептор
Рецептор у-аминомасляной кислоты Глициновый рецептор Каналы,
функционирующие как рецепторы
5 Рецепторы, активирующие G-белки: fi-Адренергические рецепторы а-Адренергические рецепторы
Мускариновые ацетилхолиновые рецепторы Участвуют в активации G-белков
13. Межклеточные соединения – механические: интердигитации, десмосомы, промежуточные соединения, плотные соединения.
Межклеточные соединения подразделяются на два основных вида;
1. Механические соединения — обусловливают механическую связь эпителиоцитов друг с другом. В их число входят плотные соединения, промежуточные соединения, десмосомы, интердигитации;
2. Коммуникационные соединения — (от лат. communicatio — сообщение) обеспечивают химическую (метаболическую, ионную и электрическую) связь между эпителиоцитами. К ним относятся щелевые соединения.
(1) Плотное соединение (zonuia occludens — поясок замыкания) — наиболее тесный контакт клеток из всех известных в природе. Представляет собой область частичного слияния наружных листков плазмолемм двух соседних клеток (см. рис. 5-2), которая блокирует распространение веществ по межклеточному пространству (обеспечивая тем самым барьерную функцию эпителия и регулируемость транспорта веществ через эпителиальный пласт). Это соединение также препятствует свободному перемещению и смешиванию функционально различных внутримембранных белков, локализующихся в плазмолемме апикальной и базолатеральной поверхностей клетки, что способствует поддержанию ее полярности.
Плотное соединение имеет вид пояска шириной 0.1-0.5 мкм, окружающего клетку по периметру (обычно у ее апикального полюса) и состоящего из анастомозирующих тяжей внутримембранных частиц. Эти частицы образованы белком окклюдином; каждая из них представляет собой область точечного слияния плазмолемм двух соседних клеток. Проницаемость плотных соединений тем ниже, чем выше число тяжей таких частиц. Для поддержания целостности этих соединений Необходимы двухвалентные катионы (Са2+, Mg2+). Они могут динамично перестраиваться (вследствие изменений экспрессии и степени полимеризации окклюдина) и временно размыкаться (например, при миграции лейкоцитов через межклеточные пространства).
(2) Промежуточное соединение, или опоясывающая десмосома ‘(zonula adherens — поясок сцепления) локализуется на латеральной поверхности эпителиоцита между областью расположения плотного соединения и десмосом (что обусловило его первое название). Охватывает клетку по периметру в виде пояска (см. рис. 5-2), на сечении имею- ; щего сходство с десмосомой (что послужило основанием для второго названия). В области промежуточного соединения обращенные к цито- ; плазме листки плазмолеммы утолщены, образуя пластинки прикрепле- \ ния, которые содержат актин-свяшвающие белки а-актинин, винкулин и плакоглобин (последний обнаруживается также в десмосомах). К этим пластинкам прикрепляются элементы цитоскелета — актиновые микро-филаменты, вплетающиеся также в терминальную сеть. Межклеточная щель расширена до 15-20 нм и заполнена умеренно плотным вещест- j вом, в состав которого входит адгезивный трансмембранный гликопро-теин Е-кадгерин, обеспечивающий в присутствии ионов Са2+ связь между соседними клетками. Со стороны цитоплазмы в области промежуточного соединения к Е-кадгерину через а-актинин и винкулин прикрепляются актиновые микрофиламенты, что обусловливает связь ци- \ тоскелета с компонентами межклеточного вещества.
(3) Десмосома (macula adherens — пятно сцепления) — состоит из утолщенных и уплотненных участков питоплазматического листка плазмолемм двух соседних клеток — пластинок прикрепления, разделенных межклеточной щелью
Пластинки прикрепления имеют дисковидную форму (диаметр около 0.5 мкм, толщина 15 нм) и служат участками прикрепления к плаз-молемме промежуточных филаментов (тонофиламентов). Они содержат особые белки — десмошшкины, плакоглобин и десмокалшин.
Источник
Особенности структуры и функций мембранных рецепторов
В плазматических мембранах про- и эукариотических клеток локализованы различные специализированные рецепторные системы, процессы функционирования которых включают реализацию следующих стадий:
— связывание первичного мессенджера с рецептором;
— передачу информации о связывании внешнего сигнала с рецептором на мембранные белковые компоненты каскада;
— формирование первичного и вторичного клеточного ответа.
Обнаружены суперсемейства рецепторных белков со сходной
первичной структурой, но различными функциями, взаимодействующих с определенным типом лигандов и вызывающих развитие специфического клеточного ответа (табл. 8).
Большинство рецепторов представлены олигомерными мембранными белками — гликопротеинами. Функции рецепторов могут выполнять и мембранные ганглиозиды. Взаимодействие рецепторов с лигандами специфично: молекулы — инициаторы трансмембранной передачи сигнала активируют рецепторы, воздействуя на последние в концентрациях 10~ 8 моль/л и менее.
Главный комплекс гистосовместимости класса II
Фибронектиновые рецепторы Гликопротеиновый комплекс тромбоцитов
Рецептор фактора роста эпидермиса Рецептор фактора роста производных тромбоцитов
Никотиновый ацетилхолиновый рецептор
Для обеспечения рецепторной функции молекулы белков должны отвечать ряду требований:
а) обладать высокой избирательностью к лиганду;
б) кинетика связывания лиганда должна описываться кривой с насыщением, соответствующим состоянию полной занятости всех молекул рецепторов, число которых на мембране ограничено;
в) рецепторы должны обладать тканевой специфичностью, отражающей наличие или отсутствие данных функций в клетках органа-мишени;
г) связывание лиганда и его клеточный (физиологический) эффект должны быть обратимы, параметры сродства должны соответствовать физиологическим концентрациям лиганда.
Лиганд-рецепторные взаимодействия реализуются при помощи слабых нековалентыых сил: электростатических, ион-диполь- ных, ван-дер-ваальсовых и гидрофобных взаимодействий, водородных связей.
Рассмотрим основные свойства рецепторов плазматической мембраны клетки и формирование первичного ответа.
1. Рецепторы, сопряженные с G-белками
Эти рецепторы образуют комплекс с мембранными GTP-свя- зывающими белками (G-белками). Первичными сигналами для этих рецепторов служат низкомолекулярные гормоны и нейротрансмиттеры (адреналин, норадреналин, ацетилхолин, серотонин, гистамин), пептидные и белковые гормоны (адренокортикотроп- ный гормон, соматостатин, вазопрессин, гонадотропные гормоны). Один и тот же первичный мессенджер может инициировать передачу сигнала с участием последовательности разных рецепторов G-белков. Эти рецепторы представляют собой мономерные интегральные мембранные белки, полипептидная цепь которых семь раз пересекает клеточную мембрану. При связывании лиганда с рецептором изменяется конформационное состояние комплекса рецептор G-белка — G-белок. В результате облегчается обмен связанного с G-белком GDP на GTP (рис. 15), Активиро-
Рис. 15. Схема эффектов, индуцируемых присоединением лиганда к рецептору (R), сопряженному с G-белком (развитие пеі>вичного ответа)
ванный таким образом G-белок, связанный с GTP, может отделиться от рецептора, а его субъединица а взаимодействует в результате этого с мембранными белками — мишенями (аденилат- циклазой, ионными каналами, фосфолипазой С),
Обнаружено около 20 типов различных G-белков[2]. Они являются гетеротримерами, которые состоят из субъединиц трех типов: а, р, у. В норме две последние субъединицы функционируют как единый ру-комплекс. На а-субъединице локализован центр связывания гуаниловых нуклеотидов. В табл. 9 представлены характеристики некоторых G-белков.
Все G-белки прочно связаны с плазматическими мембранами, за исключением трансдуцина, который in vitro легко отсоединяется от мембраны. Ни одна из субъединиц не является трансмембранным белком. Однако а-субъединица может быть ацилирована и присоединяется к мембране с помощью ковалентно связанной жирной кислоты.
При переходе сигнала в каскаде: рецептор -> G-белок —» эффекторный белок исходный внешний сигнал способен к многократному усилению (амплификации). Это связано с тем, что одна молекула рецептора, находясь в активированном состоянии в результате присоединения лиганда, переводит в активированную форму несколько молекул G-белка. При этом коэффициент усиления внешнего сигнала может составлять 10 2 — 10 3 , так как на каждую молекулу рецептора приходится несколько сотен или тысяч образующихся молекул G-белка. На следующей стадии каскада (G-белок —> эффекторный белок) каждая молекула активированного G-белка взаимодействует только с одной молекулой эффекторного белка, но в ответ на это в цитоплазме образуется (распадается) большое количество молекул вторичного мессенджера.
В результате суммирования процессов амплификации внешнего сигнала в каскаде: рецептор -> G-белок -» эффекторный белок коэффициент усиления может составлять 10 5 —10″.
“Выключение” каскада передачи внешнего сигнала осуществляется различными способами: путем диссоциации сигнальной молекулы из комплекса с рецептором; путем фосфорилирования рецепторов с участием протеинкиназ; в результате гид-
Источник