Особенности строения мембранных рецепторов растений

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:

  1. Рецепторы, связанные с гетеротримерными G-белками (например, рецептор вазопрессина).
  2. 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

Читайте также:  Растение репейник лекарственные свойства

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.

Читайте также:  Вода испаряется растением через

(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

Читайте также:  Съедобные растения забайкальского края

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

Оцените статью