Клеточные рецепторы. Основные виды рецепторов, встроенные в клеточную мембрану

Клеточные рецепторы

Рецепторы — клеточные образования, обеспечивающие получение клеткой информации из внеклеточной среды и способствующие передаче сигнала от клетки к клетке, весьма разнообразны по своему строению и функции.

Прежде всего, все рецепторы можно разделить на две большие группы: внутриклеточные рецепторы и рецепторы, встроенные в клеточную мембрану.

Внутриклеточные рецепторы соединяются с молекулами различных веществ, которые тем или иным способом смогли проникнуть через клеточную мембрану. Механизм передачи сигнала на исполнительный аппарат клетки у них мало чем отличается от аналогичного механизма мембранных рецепторов, и поэтому отдельно рассматривать его мы не будем. Что же касается способов проникновения сигнальных молекул через клеточную мембрану, то их может быть несколько. Во-первых, сигнальная молекула может обладать способностью растворяться в липидах мембраны и таким способом проходить (диффундировать) сквозь нее и оказываться во внутриклеточной среде. Во-вторых, сигнальная молекула может проникать в клетку через ионный канал, создающий для нее мембранный рецептор, на который смогла подействовать данная сигнальная молекула. И, наконец, в-третьих, одна сигнальная молекула, соединяясь с мембранным рецептором, передает на исполнительный аппарат клетки «приказ» создать в мембране канал для прохождения через него сигнальной молекулы другого по химическому строению вещества. Так, например, происходит, когда инсулиновый мембранный рецептор соединяется с молекулой инсулина, что и служит сигналом для образования в мембране клетки канала для прохождения через мембрану молекулы глюкозы.

Существует три основных вида рецепторов, встроенных в клеточную мембрану: 1) рецепторы, сопряженные с так называемыми G-белками; 2) рецепторы — ионные каналы; 3) рецепторы, обладающие ферментативной активностью.

Рецепторы, сопряженные с G-белками сокращенно обозначают как GPCR (G-protein coupled receptors). С помощью G-рецепторов на исполнительный клеточный аппарат передаются сигналы, возбуждаемые нейропередатчиками и нейротрансмиттерами (адреналин, норадреналин, ацетилхолин, серотонин, гистамин и др.), гормонами и опиоидами (адренокортикотропин, соматостатин, вазопрессин, ангиотензин, гонадотропин, некоторые факторы роста и нейропептиды и др.). Кроме того, G-рецепторы обеспечивают передачу химических сигналов, воспринимаемых вкусовыми и обонятельными рецепторами.

G-рецептор, равно как и большинство других мембранных рецепторов, состоит из трех частей: внеклеточная часть, часть рецептора погруженная в мембрану клетки и внутриклеточная часть, контактирующая с G-белком. При этом внутримембранная часть рецептора — это полипептидная цепочка, пересекающая мембрану 7 раз.

G-белки (их в настоящее время описано более 20 видов) обладают (в зависимости от вида G-белка) способностью активировать или ингибировать аденилатциклазу, или, например, активировать фосфолипазу С. Важной особенностью G-белков является присущая им возможность связывать гуаниловые нуклеотиды. Вследствие этого обстоятельства при передаче сигнала G-белок диссоциируется на несколько функциональных комплексов, содержащих гуаниловые нуклеотиды, которые, в свою очередь, контактируют с внутриклеточным эффекторым белком, чаще всего обладающим ферментативной активностью. Благодаря своей ферментативной активности внутриклеточный сигнальный белок приобретает возможность проникнуть в ядро клетки и там фосфорилировать и активировать белки, участвующие в транскрипции генов и мРНК. В конечном итоге клетка начинает продуцировать белки, которые обеспечивают изменение ее метаболизма и функции.

Очень важно иметь в виду, что при передаче сигнала в системе рецептор — G-белок — эффекторный внутриклеточный белок он (сигнал) может многократно усиливаться за счет того, что активированный рецептор переводит в активное состояние несколько молекул G-белка, а тот, в свою очередь, активирует большое количество молекул эффекторного внутриклеточного белка.

Рецепторы — ионные каналы — это трансмембранные белки, полипептидная цепь которых может несколько раз пересекать мембрану клетки. При воздействии на них сигнальных молекул они создают в мембране клетки ионные (катионные или анионные) каналы, за счет чего может меняться, например, электрический заряд постсинаптической мембраны. Так происходит, в частности, при передаче сигнала с нервного моторного волокна на скелетную мышцу. О другом виде рецепторов, создающих в активном состоянии трансмембранные каналы, мы уже говорили выше, описывая способ проникновения глюкозы в клетку.

Рецепторы, обладающие ферментативной активностью, способны при их активации внеклеточным сигналом аутофосфорилировать свою цитоплазматическую часть, за счет чего происходит активация внутриклеточного эффекторного белка. Далее сигнал передается в ядро клетки по уже описанной схеме.