Рецептор — это большая белковая молекула, которая специфически реагирует изменением своей пространственной конформации на присоединение к ней молекулы химического вещества или на физическое стимул (механический, тепловой, электрический и т.д.). Такие белки находятся на поверхности клеточной мембраны, клеточной органеллы или в цитоплазме клетки. Рецепторный белок передает сигнал, который приводит к изменению функции клетки или ее определенной части. Механизмы рецепторной ответы составляют активацию вторичных мессенджеров, генерацию электрического потенциала в мембране нейронов, изменение экспрессии генов

Химические рецепторы

Принципы химической рецепции

Химическое вещество, специфически соединяется с некоторым рецептором, называется лигандом этого рецептора.

Общим правилом является то, что если в клетке найдено рецептор для связывания некоторого вещества искусственного происхождения, то должен существовать и природное соединение, с которым связывается данный рецептор (в большинстве случаев такое вещество вырабатывается в организме, где найден рецептор) — так называемый эндогенный лиганд. Например, эндогенными лигандами опиатных рецепторов, связывание с которыми обусловливает специфический эффект производных опийного мака и синтетического наркотика метадона, есть вещества белковой природы — эндорфины. Эндогенными лигандами бензодиазепинового сайта (места связывания) ГАМК А рецепторов, с которым связываются синтетические транквилизаторы (такие как феназепам и диазепам) есть особые белки — ендозепины. Эндогенным лигандом каннабиноидных рецепторов, с которыми связываются алкалоиды конопли, является вещество анандамид, которая производится в организме из арахидоновой кислоты.

Строение рецептору

Кроме основного участка, или сайта связывания, где связывается специфический лиганд, в рецептора могут присутствовать также и дополнительные участки, с которыми связываются вещества, изменяющие (модулируют) реакцию рецептора на основной лиганд — вещества- модуляторы. Такие модуляторы могут усиливать или ослаблять реакцию на основной лиганд, или даже заменять собой его. Классическим примером такого рецептора с несколькими участками связывания является ГАМК А рецептор. Кроме сайта связывания ГАМК на нем участок, к которому присоединяются бензодиазепиновые транквилизаторы, сайт связывания барбитуратов, сайт связывания нейростероидив и т. Д.

Много рецепторов, в зависимости от вещества, к ним присоединяется, могут находиться не только в конформациях (или пространственных концигурациях) «генерации сигнала» и «отсутствии сигнала», но и нескольких промежуточных — то есть генерировать сигналы различной интенсивности.

Лиганды

Вещество, из 100% вероятностью вызывает переход рецептора в конфигурацию «100% сигнала» называется полным агонистом рецептора. Например, для ГАМК А рецепторов полным агонистом является диазепам. Вещество, из 100% вероятностью вызывает переход рецептора в конфигурацию «100% отсутствии сигнала», называется полным антагонистом рецептора. Например, для глицинового рецептора полным антагонистом является стрихнин. Вещество, вызывающее переход рецептора в одну из промежуточных стадий, или вызывающая состояние «100% сигнала» или «100% отсутствии сигнала», но с вероятностью <100% (то есть часть рецептрив при связывании с этим лигандом перейдет в одну из указанных конформации, а часть — нет), называется частичным агонистом или частичным антагонистом (в зависимости от преобладания агонистической или антагонистической активности в его эффекте). Например, синтетический опиоид бупренорфин является частичным агонистом μ-опиоидных рецепторов и частичным антагонистом κ-опиоидных рецепторов.

Вещество, связывается с тем же сайтом на рецепторе, что и его эндогенный лиганд, называется наносящей конкурентный эффект. В зависимости от направленности эффекта это может быть конкурентный агонист или конкурентный антагонист (в обоих случаях полный или частичный). Например, бикукуллин является полным конкурентным антагонистом ГАМК-рецептора, а (2S, 4R) -4-метилглутаминова кислота является конкурентным агонистом рецепторов каиновои кислоты (подтип глутаматных рецепторов). Вещество, изменяющее эффект рецептора, но при этом связывается не с тем сайтом, с которым связывается эндогенный лиганд, называется (в зависимости от направленности дії) алостеричним (або неконкурентним ) агоністом або антагоністом . Например, барбитураты является аллостерический агонистами ГАМК А рецепторов, а вещество МК (+) 801 является аллостерическим антагонистом NMDA-рецепторов.

Механизмы передачи сигнала рецепторами

Изменение конформации молекулы рецептора приводит к запуску каскадов молекулярных событий. Белок-рецептор активируется и начинает выполнять функцию сам или же активирует другие молекулы, которые передают сигнал к конечному эффектору. Этим эффектором может быть другой белок, который начинает выполнять новую функцию, или геном клетки, который изменяет свою активность и влияет на работу ансамблей белков. Чем дальше от рецептора находится эффектор, тем длиннее молекулярный каскад может быть задействован.

Системы вторичных мессенджеров

В ответ на присоединение лиганда или физический стимул много мембранных рецепторов инициируют синтез или деградацию внутриклеточных малых молекул, которые связываются с цитоплазматическими рецепторами. Внутриклеточные лиганды называют вторичными посредниками или мессенджерами (в отличие от первичных посредников — внеклеточных). Вторичные посредники чаще всего осуществляют функцию через активацию протеинкиназы и фосфатазы, которые через механизм фосфорилирования белков меняют их активность.

Основным классом мембранных белков есть рецепторы, связанные с G-белками. G-белки активируют или подавляют работу аденилатциклазы, гуанилатциклазы и фосфолипазы C, влияя на синтез вторичных посредников: цАМФ, цГМФ, инозитол-3-фосфата (И3Ф), диацилглицеролу (ДАГ). Также вторичным посредником могут выступать ионы кальция, шо входят через кальциевые каналы плазматической мембраны или через И3Ф-активированные кальциевые каналы эндоплазматического ретикулума, связываются с кальмодулином и при его посредничестве активируют протеинкиназы, белки мышечного сокращения и др.

Электрогенных рецепторы

Значительное количество рецепторов, особенно в постсинаптических мембранах нервных и мышечных клеток, при соединении с лигандом открывает или закрывает ворота канала для прохождения ионного тока. Ток может вызвать деполяризуваты мембрану, возбуждая клетку, гиперполяризуваты для процессов торможения, а также кальций, входящий через такие рецепторные каналы, может выступать в качестве вторичного посредника.

Ядерные рецепторы

Цитоплазматические и ядерные рецепторы после образования комплекса лиганд-рецептор мигрируют к хроматина ядра, где выполняют роль факторов транскрипции.

Многообразие рецепторов

Существует несколько сотен генов, кодирующих различные рецепторные белки. Эти гены экспрессируются как в специализированных клетках органов чувств и нервной системы, так и во всех других незбудливих клетках.

Рецепторы — ионные каналы

  • ГАМК А рецептор
  • ГАМК С рецептор
  • Никотиновый ацетилхолиновый рецептор
  • Глицинового рецептор
  • Ионотропные глутаматных рецепторов
  • Серотониновый 5-HT 3 рецептор

Рецепторы, сопряженные с G-белками

  • Мускариновых ацетилхолиновый рецептор
  • ГАМК В рецептор
  • Адренорецепторы
  • Дофаминовые рецепторы
  • Метаботропных глутаматных рецепторов
  • Опиоидные рецепторы
  • Гистаминовые рецепторы
  • Брадикинины рецепторы
  • Серотониновые рецепторы
  • Каннабиноидные рецепторы

Рецепторы митогенов и факторов роста

  • Инсулиновый рецептор
  • Соматомединовий рецептор
  • Рецептор фактора роста эпидермиса (EGF-рецептор)
  • Рецептор предсердного Na-диуретического пептида

Внутриклеточные рецепторы гормонов

  • ГКС рецепторы
  • Минералокортикоидные рецепторы
  • Эстроген рецепторы
  • Гестагенам рецепторы
  • Андрогеновые рецепторы
  • Тиреоидные рецепторы

Терморецепторы

В основном электрогенных рецепторы, которые активируются как химическими лигандами, так и изменением температуры.

  • TRPV1
  • TRPM8

Механорецепторы

Ионные каналы, которые открываются в вилповидь на деформацию мембраны.

  • двопородоменни калиевые каналы
  • протончутливи ASIC
  • низкопороговых кальциевый канал Ca v 3.2
  • Каналы транзиентной рецепторного потенциала, в частности, TRPA1
  • Piezo рецепторы, в частности Piezo1 и Piezo2

Рецепторы кислотности

Некоторые ионные каналы активируются ионами водорода.

  • эпителиальные ENaC
  • протончутливи ASIC

Фоторецепторы

  • опсина