Transmembranreceptorer är membranproteiner som finns och verkar inte bara i det yttre cellmembranet utan även i membranen i avdelningar och cellorganeller . Bindning till en signalmolekyl (hormon eller mediator) sker på ena sidan av membranet, och det cellulära svaret bildas på andra sidan av membranet. Således spelar de en unik och viktig roll i cell-till-cell-kommunikation och signaltransduktion.
Många transmembranreceptorer består av två eller flera subenheter som verkar i kombination och kan dissociera vid bindning till en ligand eller ändra sin konformation och gå till nästa steg i aktiveringscykeln. De klassificeras ofta utifrån deras molekylära struktur. Polypeptidkedjorna för de enklaste av dessa receptorer korsar lipiddubbelskiktet endast en gång, medan många korsar lipiddubbelskiktet sju gånger (till exempel G-proteinkopplade receptorer ).
Den extracellulära domänen är den region av receptorn som är belägen utanför cellen eller organoiden. Om receptorpolypeptidkedjan korsar cellen flera gånger, kan den yttre domänen bestå av flera loopar. Receptorns huvudsakliga funktion är att känna igen hormonet (även om vissa receptorer också kan svara på förändringar i membranpotential), och i många fall binder hormonet till denna domän.
Vissa receptorer är också proteinkanaler. Transmembrandomänen består huvudsakligen av transmembrana α-helixar. I vissa receptorer, såsom nikotinacetylkolinreceptorn , bildar transmembrandomänen en membranpor eller jonkanal. Efter aktivering av den extracellulära domänen (hormonbindning) kan kanalen passera joner . I andra receptorer, efter bindningen av hormonet, ändrar transmembrandomänen sin konformation, vilket har en intracellulär effekt.
Den intracellulära, eller cytoplasmatiska, domänen interagerar med det inre av cellen eller organoiden och vidarebefordrar den mottagna signalen. Det finns två fundamentalt olika sätt för sådan interaktion:
De flesta transmembranreceptorer tillhör en av tre klasser, kännetecknade av signaltransduktionens huvudmekanism. Klassificera jonotropa och metabotropa transmembranreceptorer. Jonotropa receptorer, eller receptorer kopplade till jonkanaler, är till exempel involverade i den snabba överföringen av synaptiska signaler mellan neuroner och andra målceller som kan uppfatta elektriska signaler.
Metabotropa receptorer överför kemiska signaler. De är indelade i två stora klasser: G - proteinkopplade receptorer och enzymkopplade receptorer [1] .
G-proteinkopplade receptorer kallas även 7TM-receptorer (sju-transmembrandomänreceptorer, receptorer med sju transmembrandomäner). De är transmembranproteiner med ett yttre segment för ligandbindning, ett membransegment och ett G-proteinkopplat cytosoliskt segment. De särskiljer sex klasser baserat på likheten mellan receptorernas struktur och funktioner, klasserna A-F (eller 1-6), som i sin tur är uppdelade i många familjer. Denna klass inkluderar sensoriska receptorer och adrenoreceptorer .
Liksom GPCR är enzymkopplade receptorer transmembranproteiner i vilka den ligandbindande domänen är belägen utanför membranet. Till skillnad från GPCR är deras cytosoliska domän inte kopplad till ett G-protein, utan har själv enzymatisk aktivitet eller binder enzymet direkt. Vanligtvis, istället för sju segment, som i GPCR, har sådana receptorer endast ett transmembransegment. Dessa receptorer kan inkludera samma signalvägar som GPCR. Denna klass inkluderar till exempel insulinreceptorn .
Det finns sex huvudklasser av enzymkopplade receptorer:
Det finns flera sätt i cellen att reglera aktiviteten hos transmembranreceptorer, de viktigaste sätten är fosforylering och internalisering av receptorerna .