Биология клетки/Часть 1. Клетка как она есть/12/3

← Предыдущая глава	Глава 12.3	Следующая глава →
Основные типы белков-рецепторов

Клеточные рецепторы можно разделить на два основных класса - мембранные рецепторы и внутриклеточные рецепторы.
Основные типы мембранных рецепторов:

Ионотропные рецепторы - по существу они представляют собой ионные каналы. При действии на них лиганда они открываются или закрываются, в результате чего меняются внутриклеточные концентрации ионов и мембранный потенциал клетки.
Метаботропные рецепторы - по существу они являются ферментами, так как передают сигнал, запуская какую-нибудь химическую реакцию.
1. Рецепторы, связанные с гетеротримерными G-белками (например, рецептор вазопрессина).
2. Рецепторы, обладающие внутренней тирозинкиназной активностью (например, рецептор инсулина).

Основные типы внутриклеточных рецепторов:

Внутриклеточными рецепторами чаще всего служат белки, которые, связываясь с лигандом, выполняют роль транскрипционных факторов.

Ионотропные и метаботропные 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 приводить 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

Никотиновый ацетилхолиновый рецептор: пример ионотропного рецептора

Данный рецептор найден в химических синапсах как в центральной, так и в периферической нервной системе, в нервно-мышечных синапсах, а также в эпителиальных клетках многих видов животных.
Никотиновые рецепторы являются членами суперсемейства мембранных белков, включающих рецепторы серотонина (5-гидрокситриптамин, 5-НТ) , рецепторы для глицина и рецепторы ГАМК (гамма-аминомасляной кислоты).
Было доказано, что данный рецептор в нервно-мышечных синапсах (где он расположен на мембранах клеток скелетных мышц) является гетероолигомерным комплексом, состоящим из четырех разных белковых субъединиц, которые были названы соответственно их молекулярной массе (в килодальтонах): α (40), β (50), γ (60), δ (65). При естественной экспрессии в клетке сначала возникают димерные комплексы α-γ и α-δ, потом формируется тример α-β-δ, и наконец, после объединения димера и тримера, в клеточную мембрану встраивается функциональный пентамер со стехиометрией α2βγδ. Итак, белок-рецептор ацетилхолина состоит из пяти субъединиц, которые вместе образуют канал, пронизывающий клеточную мембрану. Каждый из таких каналов может находиться в двух состояниях – открытом или закрытом. В открытом состоянии каналы проницаемы для строго определенных ионов (В основном ионов натрия и в меньшей степени - ионов калия). Большую часть времени этот канал закрыт. Но если две молекулы ацетилхолина связываются с белком, то заряд внутри макромолекулы сдвигается и, как следствие, происходит аллостерическое изменение его формы. Центральный канал расширяется, его внутренний диаметр становится приблизительно равным 0,65 нм. Благодаря этому он становится проходимым для катионов Na⁺ и K⁺. Для анионов канал остается непроходимым из-за имеющихся на внутренней стенке зарядов.

Другие ионотропные рецепторы

На многих клетках (в том числе нейронов) есть и множество других типов ионотропных рецепторов. Так, рецепторы некоторых тормозных нейромедиаторов - например, глицина - это хлорные каналы. Некоторые типы рецепторов глутамата (NMDA-рецепторы) проницаемы не только для ионов калия и натрия, но и для ионов кальция.