Механизмы передачи сигнала с участием рецепторных белков клеточной поверхности.

 

Все водорастворимые клеточные молекулы (в том числе нейромедиаторы, пептидные гормоны и факторы роста), как впрочем, и некоторые жирорастворимые, присоединяются к специфическим белковым рецепторам на поверхности клеток-мишеней. Поверхностные рецепторы связывают сигнальную молекулу (лиганд) с высоким сродством, и это внеклеточное событие порождает внутриклеточный сигнал, изменяющий поведение клетки. Число рецепторов для конкретного лиганда может варьировать в пределах от 500 до более чем 100000 на клетку, они располагаются на мембране случайным образом, либо сосредоточены в определенных ее участках.

В отличие от стероидных, эти рецепторы не регулируют непосредственно экспрессию генов. Они лишь передают сигнал через плазматическую мембрану, а влияние, которое они оказывают на процессы в цитозоле или ядре, связано с образованием новых внутриклеточных сигналов. (Правда, многие белковые сигнальные молекулы, например, инсулин, действительно поглощаются клеткой путем эндоцитоза при участии рецептора, но они не выходят из эндосомных или лизосомных пузырьков в цитозоль.) По-видимому, задача внешнего сигнала сводится к тому, чтобы вызвать конформационные изменение белка рецептора, находящегося на поверхности клетки. Большинство белковых рецепторов клеточной поверхности можно отнести к одному из трех классов в зависимости от механизма, используемого для передачи сигнала: 1. Каналообразующие, 2. Каталитические, 3. Сопряженные с G-белками.

1. каналообразующие рецепторы – это регулируемые медиаторами ионные каналы, участвующие главным образом в быстрой синаптической передаче сигналов между электрически возбудимыми клетками. Для управления такого рода каналами используется небольшое число нейромедиаторов, которые на короткое время открывают или закрывают образуемый рецепторами канал, изменяя таким образом ионную проницаемость плазматической мембраны и возбудимость постсинаптической клетки. Изучение последовательностей ДНК, кодирующих эти рецепторы, показало, что они относятся к одному семейству гомологичных белков, насквозь пронизывающих мембрану.

2. Каталитические рецепторы – при активации лигандом начинают работать как ферменты. Большинство – трансмембранные белки с цитоплазматическим доменом, обладающим тирозин-специфической протеинкиназной активностью.

3. Рецепторы, сопряженные с G-белками – опосредованно активируют или ингибируют определенные ферменты или ионные каналы, связанные с плазматической мембраной. Взаимодействие между рецептором и ферментом или ионным каналом происходит через третий белок, который называют GТР-связывающим регуляторным белком (или G-белком). Рецепторы, связанные с G-белком, обычно запускают целую цепь событий, изменяющих концентрацию одного или нескольких малых внутриклеточных сигнальных молекул, часто называемых внутриклеточными посредниками. Эти молекулы в свою очередь действуют, изменяя поведение других белков-мишеней в клетке. Два наиболее важных посредника цАМФ и Са2+.