Cellulär receptor - en molekyl (vanligtvis ett protein eller glykoprotein ) på ytan av en cell , cellorganeller eller löst i cytoplasman . Den reagerar specifikt genom att ändra sin rumsliga konfiguration till bindningen av en molekyl av en viss kemisk substans till den, som sänder en extern reglerande signal och i sin tur överför denna signal till cellen eller cellorganellen, ofta med hjälp av så- kallas andra budbärare eller transmembranjonströmmar.
Ett ämne som binder specifikt till en receptor kallas en receptorligand . Inuti kroppen är det vanligtvis ett hormon eller signalsubstans , eller deras konstgjorda substitut, som används som droger och gifter ( agonister ). Vissa ligander blockerar däremot receptorer ( antagonister ). När det kommer till känselorgan är ligander ämnen som verkar på lukt- eller smakreceptorer . Dessutom reagerar molekylerna av visuella receptorer på ljus, och i hörsel- och beröringsorganen är receptorerna känsliga för mekanisk påverkan (tryck eller sträckning) orsakad av luftvibrationer och andra stimuli. Det finns också värmekänsliga receptorproteiner och receptorproteiner som svarar på förändringar i membranpotential.
Cellulära receptorer kan delas in i två huvudklasser, membranreceptorer och intracellulära receptorer.
Mycket ofta har proteiner hydrofoba regioner som interagerar med lipider och hydrofila regioner som är belägna på ytan av cellmembranet , i kontakt med cellens vattenhaltiga innehåll. De flesta membranreceptorer är sådana transmembranproteiner.
Många av membranreceptorproteinerna är associerade med kolhydratkedjor, det vill säga de är glykoproteiner . På deras fria ytor finns oligosackaridkedjor (glykosylgrupper) som ser ut som antenner. Sådana kedjor, som består av flera monosackaridrester, har en mängd olika former, vilket förklaras av variationen av bindningar mellan monosackaridrester och förekomsten av a- och β- isomerer .
Funktionen av "antenner" är igenkänning av externa signaler. Att känna igen områden av två närliggande celler kan ge cellvidhäftning genom att kommunicera med varandra. På grund av detta orienterar celler sig och skapar vävnader i differentieringsprocessen. Igenkänningsställen finns också i vissa molekyler som är i lösning, på grund av vilka de tas selektivt upp av celler som har komplementära igenkänningsställen (till exempel tas de upp av LDL med hjälp av LDL-receptorer).
De två huvudklasserna av membranreceptorer är metabotropa receptorer och jonotropa receptorer .
Jonotropa receptorer är membrankanaler som öppnar eller stänger när de binds till en ligand. De resulterande jonströmmarna orsakar förändringar i den transmembrana potentialskillnaden och, som ett resultat, cellens excitabilitet, och ändrar även de intracellulära jonkoncentrationerna, vilket sekundärt kan leda till aktivering av intracellulära mediatorsystem. En av de mest studerade jonotropa receptorerna är den n-kolinerga receptorn .
Metabotropa receptorer är associerade med intracellulära budbärarsystem. Förändringar i deras konformation vid bindning till en ligand leder till lanseringen av en kaskad av biokemiska reaktioner, och i slutändan en förändring i cellens funktionella tillstånd. De viktigaste typerna av membranreceptorer:
G-proteinkopplade receptorer är transmembranproteiner med 7 transmembrandomäner, en extracellulär N-terminal och en intracellulär C-terminal. Det ligandbindande stället är beläget på extracellulära slingor, och den G-proteinbindande domänen är nära C-terminalen i cytoplasman.
Aktivering av receptorn gör att dess α -subenhet dissocierar från βγ-subenhetskomplexet och blir sålunda aktiverad. Efter det aktiverar den antingen eller vice versa inaktiverar enzymet som producerar andra budbärare.
Receptorer med tyrosinkinasaktivitet fosforylerar efterföljande intracellulära proteiner, ofta även proteinkinaser, och överför på så sätt en signal in i cellen. Strukturellt är de transmembranproteiner med en enda membrandomän. Typiskt homodimerer vars subenheter är sammanlänkade av disulfidbryggor .
Intracellulära receptorer är vanligtvis transkriptionsfaktorer (till exempel glukokortikoidreceptorer ) eller proteiner som interagerar med transkriptionsfaktorer. De flesta intracellulära receptorer binder till ligander i cytoplasman, blir aktiva, transporteras tillsammans med liganden till cellkärnan, där de binder till DNA och antingen inducerar eller undertrycker uttrycket av någon gen eller grupp av gener. Kväveoxid (NO)
har en speciell verkningsmekanism . Genom att penetrera genom membranet binder detta hormon till lösligt (cytosoliskt) guanylatcyklas, som är både en kväveoxidreceptor och ett enzym som syntetiserar den andra budbäraren, cGMP.
Den centrala delen av adenylatcyklassystemet är enzymet adenylatcyklas , som katalyserar omvandlingen av ATP till cAMP . Detta enzym kan antingen stimuleras av Gs -proteinet (från engelska stimulating) eller hämmas av Gi - proteinet (från engelska inhibiting). cAMP binder sedan till ett cAMP-beroende proteinkinas, även kallat proteinkinas A , PKA. Detta leder till dess aktivering och efterföljande fosforylering av effektorproteiner som utför någon fysiologisk roll i cellen.
Gq - proteiner aktiverar enzymet fosfolipas C , som klyver PIP2 (membranfosfoinositol ) till två molekyler: inositol-3-fosfat (IP3) och diacylglycerid . Var och en av dessa molekyler är en andra budbärare. IP3 binder vidare till sina receptorer på det endoplasmatiska retikulummembranet , vilket resulterar i frisättning av kalcium i cytoplasman och utlöser många cellulära reaktioner.
Den centrala molekylen i detta system är guanylatcyklas , som katalyserar omvandlingen av GTP till cGMP . cGMP modulerar aktiviteten hos ett antal enzymer och jonkanaler. Det finns flera isoformer av guanylatcyklas. En av dem aktiveras av kväveoxid NO, den andra är direkt associerad med den atriella natriuretiska faktorreceptorn .
cGMP kontrollerar vattenmetabolism och jontransport i njurar och tarmar, och i hjärtmuskeln fungerar som en signal om avslappning.
Som regel kan receptorer binda inte bara till de huvudsakliga endogena liganderna utan också till andra strukturellt liknande molekyler. Detta faktum gör det möjligt att använda exogena ämnen som binder till receptorer och ändrar deras tillstånd som droger eller gifter.
Till exempel, receptorer för endorfiner , neuropeptider som spelar en viktig roll i moduleringen av smärta och känslomässigt tillstånd, binder också till läkemedel från morfingruppen . Receptorn kan ha, förutom huvudstället, eller "stället" för bindning till ett hormon eller mediator som är specifik för denna receptor, även ytterligare allosteriska regulatoriska ställen, med vilka andra kemikalier binder, vilket modulerar (ändrar) receptorns svar på huvuddelen. hormonell signal - förstärker eller försvagar den, eller ersätter huvudsignalen. Ett klassiskt exempel på en sådan receptor med flera bindningsställen för olika substanser är receptorn gamma-aminosmörsyra subtyp A ( GABA ). Förutom ett bindningsställe för själva GABA har det också ett bindningsställe för bensodiazepiner ("bensodiazepinställe"), ett bindningsställe för barbiturater ("barbituratställe"), ett bindningsställe för neurosteroider såsom allopregnenolon ("steroidställe" ).
Många typer av receptorer kan känna igen flera olika kemikalier genom samma bindningsställe, och beroende på den speciella fästa substansen, vara i mer än två rumsliga konfigurationer - inte bara "på" (ett hormon på receptorn) eller "av" (det finns inget hormon på receptorn). ), men även i flera mellanliggande.
En substans som med 100 % sannolikhet får receptorn att byta till 100 % vid konfiguration när den binds till receptorn kallas en fullständig agonist av receptorn. Ett ämne som med 100% sannolikhet orsakar sin övergång till "100% rabatt"-konfigurationen när det binder till receptorn, kallas receptoromvänd agonist . Ett ämne som orsakar en övergång av receptorn till en av de mellanliggande konfigurationerna eller orsakar en förändring av receptorns tillstånd med en sannolikhet som inte är 100 % (det vill säga att vissa av receptorerna kommer att slås på eller av när de binds till detta ämne , och vissa kommer inte) kallas en partiell agonist av receptorn. I förhållande till sådana ämnen används även termen agonist-antagonist . En substans som inte ändrar receptorns tillstånd vid bindning och endast passivt förhindrar bindning till hormon- eller mediatorreceptorn kallas en kompetitiv antagonist, eller receptorblockerare (antagonism bygger inte på att receptorn stängs av, utan på blockad av bindning till receptorn för dess naturliga ligand).
Som regel, om någon exogen substans har receptorer inuti kroppen, så finns det endogena ligander för denna receptor i kroppen. Så, till exempel, endogena ligander av bensodiazepinstället i GABA-receptorn , till vilket det syntetiska lugnande medlet diazepam binder , är också speciella proteiner - endozepiner . Den endogena liganden av cannabinoidreceptorerna som cannabisalkaloider binder till är substansen anandamid , som produceras av kroppen från arakidonfettsyra.