04.03.2005 - Ćwiczenia 3

TEMAT: RECEPTORY KOMÓRKOWE

Między różnymi organizmami występuje niewielkie zróżnicowanie receptorów. Powstały one przez zwielokrotnienie genu wspólnego przodka (teoria wspólnego przodka). Następowały kolejne modyfikacje.

Receptory dzielimy na 3 podstawowe nadrodziny:

1. jonotropowe - powiązane z kanałem jonowym (sygnałem jest przepływ jonów prowadzący do efektu elektrycznego) - ligand otwiera kanał jonowy

2. metabotropowe - związane z układem białek G (wewnątrzkomórkowym sygnałem jest zaktywowana forma białka G związanego z błoną od strony cytoplazmatycznej, dzięki nim działają hormony)

3. katalityczne - związane z układem enzymatycznym (sygnałem jest wzbudzenie w cytoplazmatycznej domenie receptora aktywności enzymatycznej, dzięki nim działają czynniki wzrostu, cytokiny) - receptory aktywujące kinaze tyrozynową i kinazę serynowo-treoninową

Receptory jonotropowe

• służą szybkiemu przemieszczaniu sygnałów w synapsach, przekształcają sygnał chemiczny w elektryczny

• występuje w synapsach nerwowo-mięśniowych

• składają się z 5 podjednostek: 2 α, 2 β, γ

• ligand łączy się z podjednostkami α (domeną zewnątrzbłonową) i powoduje zmianę konformacji i w konsekwencji zmianę domeny wewnątrzkomórkowej

• ligand powoduje otwarcie kanału - Na⁺ wpływa do komórki i powoduje depolaryzację a następnie skurcz

• RECEPTOR NIKOTYNOWY DLA ACETYLOCHOLINY

• jest to kanał dla Na⁺

• nikotyna jest agonistą, substancja inna niż naturalny ligand łącząca się z receptorem i w małych ilościach pobudzająca receptor

• RECEPTOR GABAERGICZNY typu A (GABA_A)

• występują w dużej ilości w centralnym układzie nerwowym - stanowią 1/3 wszystkich występujących tam receptorów

• ligandem jest kwas γ-aminomasłowy

• ma 5 podjednostek, a każda kodowana jest przez kilka różnych genów

• receptory tego typu różnią się między sobą nie jakościowo a ilościowo co jest związane z tym, że podjednostki receptorów mogą być kodowane przez różne geny

• receptor obsługuje kanał dla jonów Cl ^- (które wchodzą do cytoplazmy) i wywołują hiperpolaryzację doprowadzając do wygaszania potencjałów komórkowych

• za pomocą tych receptorów działa wiele leków - uspokajające, przeciwalergiczne, nasenne, anastetyki steroidowe, (barbiturany - luminal, benzodiazepiny - relanium, tegretal) - działają depresyjnie na OUN (to agoniści niekompetycyjni - łączą się i pobudzają receptor ale w innych miejscach, a nie w tych w których łączy się naturalny ligand), takim agonistą jest także alkohol etylowy - działa w niewielkim stężeniu

• RECEPTOR GLICYNOWY WRAŻLIWY NA STRYCHNINĘ

• pentamer (5 podjednostek), 3α i 2β

• tworzy kanał dla jonów Cl^-

• występuje w rdzeniu kręgowym w neuronach pośredniczących - regulacja napięcia mięśni szkieletowych

• w trakcie życia człowieka jego budowa ulega zmianom. u dziecka i u płodu receptory wrażliwe na strychninę (domeny α₂) są zastępowane u dorosłego w α₁

• normalne działanie receptora zwiotcza mięśnie

• strychnina jest antagonistą - wywołuje zahamowanie receptorów - drgawki i wzrost napięcia mięśniowego, spazmy

RECEPTORY METABOTROPOWE

• współpracują z białkami G

• pośredniczą w powstawaniu odpowiedzi na hormony, mediatory lokalne i przekaźniki nerwowe

• inna nazwa to serpentynowy - bo układa się jak serpentyna

• ich struktura oparta jest na siedmiokrotnym przejściu pojedynczego łańcucha polipeptydowego przez dwuwarstwę lipidową.

• białko G łączy się z receptorem na 3 pętli wewnętrznej i zmienia jej konformację

• białko G - heterotrimer, zbudowany z 3 podjednostek: α, β, γ; w stanie niepobudzonym podjednostka α ma związany ze sobą GDP, a całe białko jest w stanie spoczynkowym, mogą być pobudzające bądź inhibitujące

• gdy zewnątrzkomórkowy ligand łączy się z receptorem, receptor wiąże się z białkiem G i aktywuje je wywołując zmianę GDP na GTP

• białko G rozpada się na dwa kompleksy αGTP i βγ

• kompleks αGTP ma aktywność GTP-azową (wywołuję ją cAMP) co prowadzi do ponownego powstania GDP i połączenia się obu jednostek białka G

• αGTP działa na układ wzmacniacza enzymatycznego (najczęściej cyklaza adenylowa) - dochodzi do wzmożonej produkcji substancji będącej informatorem II rzędu (najczęściej cAMP), która wywołuje różne efekty poprzez związanie się z kinazą zależną od cAMP-u i uwolnienie aktywnego enzymu

• aktywność może wykazywać także kompleks βγ

Receptory metabotropowe: serotoninowy, dopaminoergiczny, histaminowy, GABA_B , adrenergiczne (ligandem naturalnym jest adrenalina bądź noradrenalina - występuje w nich cyklaza adenylowa)

• RECEPTORY Z BIAŁKIEM G INHIBITUJĄCE

• badano endotoksyny białkowe działające na białka G

• toksyna cholery - działa na układ białek G - blokuje aktywację przez układ wzmacniacza enzymatycznego działalność ATP-azy przez co nie następuje ponowne połączenie podjednostek białka G, przez co ciągle są otwarte kanały Na w jelitach co prowadzi do ciągłego ich napływu i w konsekwencji do biegunek i odwodnienia

• toksyna krztuśca - działa na układ białek G, dochodzi do zablokowania wymiany GDP na GTP, co prowadzi do ciągłego wzrostu stężenie cAMP, jest to wyłączenie białka G hamującego czyli aktywacja białka G stymulującego czyli w konsekwencji wzrost cAMP

RECEPTORY KATALITYCZNE

• są białkami transbłonowymi, których domeny wiążące ligandy znajdują się na zewnętrznej powierzchni błony, domena ta działa jak enzym

• związanie ligandu powoduje zbliżenie się w błonie dwóch cząsteczek receptora i wytworzenie ich dimeru co powoduje włączenie ich aktywności kinazowej

• O AKTYWNOŚCI KINAZY TYROZYNOWEJ

• rodzaj I - kinaza tyrozynowa stanowi element budowy takiego receptora - jest domeną wiążącą, powoduje fosforylację reszt tyrozyny co prowadzi do aktywacji następnych receptorów

• PGT - płytkowy czynnik wzrostu

• IGT - insulinopodobny czynnik wzrostu (insuliny)

• PDGF, EGF, IGF, UGF

• rodzaj II - w swojej budowie nie mają domeny zbudowanej z kinazy tyrozynowej, ale aktywują kinazy tyrozynowe cytoplazmatyczne

• cytokiny (układ immunologiczny)

• interleukiny I, II, VI

• interferony

• TNF - czynnik martwicy nowotworu

• Białko Ras

• monomer, należy do grupy białek o aktywności kinazy tyrozynowej

• łączy działalność białka G z receptorami o aktywności kinazy tyrozynowej

• białko to w stanie aktywnym (z GTP) inicjuje kaskadę kinaz, w której ostatnia kinaza działa na określone białka regulatorowe genów

• jego mutacja jest odpowiedzialna za powstanie raka pęcherza moczowego u człowieka

• O AKTYWNOŚCI KINAZ

• układ receptorowy występuje rzadko

• mechanizm działania jest bardzo skomplikowany

• odpowiedzialny za działanie substancji regulujących powstawanie mezodermy, substancji aktywujących i hamujących czynność przysadki oraz TGF - β

RECEPTORY WEWNĄTRZKOMÓRKOWE - cytoplazmatyczne

• cząsteczka aktywująca receptor musi wniknąć do komórki

• substancje aktywujące są hydrofobowe - dzięki temu mogą przenikać przez błony : hormony steroidowe, hormony tarczycy, witamina D₃, retinoidy (pochodna witaminy A)

• działają bezpośrednio na układ genów

• wykazują wysoki stopień homologii (teoria wspólnego przodka)

• receptor łączy się z ligandem z cytoplazmy dostaje się do jądra komórkowego i tam dochodzi do transkrypcji układu genowego

4