Receptory związane z enzymami.
Receptory związane z błoną
Oprócz receptorów związanych z kanałami jonowymi lub z białkami G wyróżniamy grupę receptorów związanych w sposób mniej lub bardziej bezpośredni z enzymami. Opisuje się pięć klas tychże receptorów:
nadrodzina receptorów o aktywności kinazy tyrozynowej,
receptory związane z kinazą tyrozynową,
receptorowe kinazy serynowo-treoninowe,
receptor o aktywności fosfatazy tyrozynowej,
cyklaza guanylowa.,
1.Nadrodzina receptorów o aktywności kinazy tyrozynowej.
Typowymi ligandami dla tych receptorów są czynniki wzrostu (nabłonkowy-EGF, nerwowy-NGF, płytkowy-PDGF, fibroblastów-FGF, śródbłonkowy-VEGF, hepatocytów-HGF), oraz również zaliczana do tej grupy insulina (IGF1).
Receptory te pod względem budowy są (z wyjątkiem receptora dla insuliny) pojedynczymi białkami transbłonowymi, które w odróżnieniu np. od receptorów związanych z białkami G przebijają błonę komórkową tylko jeden raz.
Domena zewnętrzna wykazująca pewne podobieństwo do immunoglobulin, wiąże ligand. Domena cytoplazmatyczna posiada aktywność kinazy tyrozynowej. Domena zewnętrzna z wewnętrzną połączone są częścią śródbłonową białka receptorowego. Ze względu na fakt, iż wszystkie trzy składniki czynnościowe receptora znajdują się w obrębie jednego białka określamy te receptory jednoskładnikowym układem transdukcji.
Przyłączenie ligandu przez domenę zewnętrzną związane jest z dimeryzacją receptorów. Cząsteczka ligandu jest więc jak gdyby czynnikiem indukującym łączenie się receptorów w pary, co z kolei umożliwia zajście tzw. autofosforylacji, czyli wzajemnego ufosforylowania tyrozyn w obrębie domen cytoplazmatycznych dimeru.
Ufosforylowane tyrozyny są rozpoznawane z koleji przez występujące w wielu białkach domeny SH2 (domena ta jest podobna do białek SRC - SRC-homology). Domena SH2 posiada dwie kieszonki: oprócz miejsca rozpoznającego ufosforylowane tyrozyny posiada inne rozpoznające sąsiednie aminokwasy. To drugie miejsce bywa różnne, więc i domeny SH2 nie są identyczne i przyłączają się do różnych miejsc ufosforylowanej domeny wewnętrznej receptora. Z tego wynika, że ugrupowanie SH2 rozpoznaje ufosforylowane tyrozyny zawsze w odpowiednim kontekście.
Po połączeniu się białka posiadającego domenę SH2 do receptora następuje aktywacja tego białka lub przyłączenie do niego innego białka za pomocą domeny SH3. Rozpoznająca zgrupowania proliny domena SH3 może zostać wyeksponowana na białku łączącym się z receptorem poprzez ugrupowanie SH2. Nie ma tu wtórnych przekaźników - przekaz jest na zasadzie kontaktu. Najczęściej do ufosforylowanego receptora przyłączają się (ulegają aktywacji) następujące białka-efektory:
fosfolipaza C - jest izoformą fosfolipazy aktywowanej przez receptory związane z białkami G. Jej funkcja i tutaj polega na uwalnianiu IP3
kinaza 3-fosfatydyloinozytoli jest enzymem katalizującym ufosforylowanie 2-fosfatydy-loinozytolu co zwiększa powinowactwo błony komórkowej do białek cytoplazmatycznych.
białko Ras podobnie jak białko G i Rho jest GTPazą. Jest ono monomeryczne (analogiczne do podjednostki białka G). Białko Ras jest regulowane przez 2 inne białka:
aktywujące Ras - stymulujące wymianę GDPGTP (białko GnRP)
dezaktywujące Ras - zwiększające aktywność GTPazową (białko GAP).
Po aktywacji Ras następuje kaskada fosforylacji kinaz aktywujących podziały komórkowe tzw. MAPK. Wynika to z tego, że regulacja mitozy musi być nieprawdopodobnie precyzyjna. Dlatego najpierw fosforylowana jest kinaza kinazy kinazy MAPK, co umożliwia fosforylacje kinazy kinazy MAPK, a dalej fosforylacja kinazy MAPK, która zachodzi dopiero, gdy współdziałają dwa układy (tj. fosforylacja przy tyrozynie i fosforylacja przy treoninie). Tak ufosfoylowana forma jest dopiero aktywna.
Receptor dla insuliny
Jest dimerem jeszcze przed przyłączeniem ligandu. Podjednostka zewnętrzna nazywana jest , a wewnętrzna . Po przyłączeniu ligandu ulega tetrameryzacji. Dochodzi do autofosforylacji domen wewnętrznych-przy czym ufosforylowana podjednostka fosforyluje białko IRS (insulin receptor substrate)., które dopiero wiąże domeny SH.
2. Receptory związane z kinazą tyrozynową
Same receptory nie posiadają aktywności enzymatycznej. Dimeryzując przyłączają związaną z błoną kinzę tyrozynową, która fosforyluje odcinki cytoplazmatyczne receptora. Wyróżnia się 2 rodziny kinaz , które mogą zostać przyłączone przez receptor:
7 Src (8 różnych kinaz),
7 Jak (3 kinazy).
Mamy więc tutaj doczynienia z dwuskładnikowym systemem transdukcji. W przypadku kinaz z grupy Jak następnym ogniwem w lancuchu przekazu są białka STAT.
3. Receptorowe kinazy serynowo-treoninowe
W receptorach tego typu część cytoplazmatyczna jest enzymem katalizującym fosforylację przy Ser lub Thr (np. receptory dla TGF - stanowią 90% tych kinaz)..W przekazie sygnału do jądra uczestniczą białka Smad..
4. Receptory o aktywności fosfatazy tyrozynowej
Reprezentują również jednoskładnikowy system transdukcji. Obszar cytoplazmatyczny receptora odszczepia grupę fosforanową od odpowiedniej kinazy przez co powoduje jej aktywację. Działa dokładnie na odwrót jak wcześniejsze receptory - defosforyluje. Jest to bardzo rzadki wśród receptorów sposób aktywacji kinaz. Receptory tego typu występują np. na limfocytach (receptory CD45).
5. Cyklaza guanylowa
Występuje w formie receptora błonowego lub cytoplazmatycznego. Katalizuje reakcję GTPcGMP
Błonowa: występuje w komórkach:
ú aparatu przykłębuszkowego nerki
ú strefie kłębuszkowatej nadnerczy
ú komórkach mięśni. gładkich naczyń.
Jest receptorem dla ANF (atrial natiuretic factor).
Cytozolowa cyklaza guanylowa pobudzana jest przez endotelialny czynnik powodujący relaksację naczyń ( EDRF, czyli NO).
Oprócz białek z domenami SH2 i SH3 w reakcjach receptorowych uczestniczyć mogą również białka z domeną PH (plekstrine homology). Domena ta pozwala na połączenie się posiadającego ją białka z IP2. Jest to sposób rekrutacji białek do błony komórkowej celem przekazania informacji od komórki na zewnątrz, lub na odwrót..
Receptory cytoplazmatyczne.
1. Receptory dla sterydów.
Hormony sterydowe występują w osoczu w postaci związnej z globulinami i tak:
4 glikokortykosterydy i aldosteron związane są z CBG
4 testosteron i progesteron z PBG
4 estrogeny z EBG
Jeżeli wewnątrz komórki znajdują się wolne receptory to hormony odszczepiają się od białek i na zasadzie gradientu stężeń dyfundują przez błonę komórkową.
Typowym receptorem dla sterydów jest receptor progesteronowy. Posiada on 3 domeny:
c wią¿ącą hormon
c wiążącą DNA
c aktywującą transkrypcję.
Gdy nie ma hormonu domena wiążąca hormon związana jest z białkiem blokującym, które równocześnie zasłania sygnał lokalizacji jądrowej. Po połączeniu receptora z hormonem odsunięcie białka blokującego z jednoczesnym odsłonięciem sygnału lokalizacji jądrowej (NLS). Receptor wraz z hormonem transportowane są do jądra gdzie obszar wiążący DNA rozpoznaje odpowiedni odcinek DNA leżący przed tym, który ma ulec transkrypcji.
Domena aktywująca transkrypcję zawsze “na ślepo” stymuluje transkrypcję leżącego bezpośrednio za nią odcinka DNA.
Efektem działania hormonów sterydowych jest zawsze produkcja białka. Jest to więc odpowiedź typu wolnego.
Nawet jeśli ostatecznym efektem działania hormonu sterydowego nie jest produkcja białka to jego synteza jest zawsze pierwszym etapem odpowiedzi komórkowej. Na przykład aldosteron powoduje wchłanianie jonów sodu poprzez stymulację produkcji białka transportującego Na+. Hormony sterydowe hamują produkcję gonadotropin podwzgórzowych również poprzez pobudzenie komórek podwzgórza do produkcji białek represorowych.
Często odpowiedź jest dwustopniowa to znaczy, że białko syntetyzowane pod wpływem hormonu w cytoplazmie aktywuje inne białko, które wędruje do jądra i powoduje derepresję innego odcinka DNA i powstanie kolejnego białka które powoduje powstanie ostatecznej odpowiedzi komórkowej.
2. Receptory dla hormonów tarczycy.
Hormony tarczycy trasnportowane są w osoczy w postaci związanej z TGB.
Receptory dla hormonów tarczycy zlokalizowane są w błonie jądrowej i prawdopodobnie mitochondrialnej.
W błonie jądrowej występują też receptory dla witaminy D3.
Adaptacja komórek do bodźca
Zachodzi przez rozmaite mechanizmy:
Ů Regulacja w dół receptorów jest regułą w przypadku receptorów dla czynników wzrostu oraz insuliny. Polega ona na skierowaniu receptorów do lizosomów gdzie ulegają strawieniu zamiast normalnie recyrkulować.
Ů Fosforylacja receptora przez zaktywowane przezeń kinazy powoduje jego dezaktywację.
Ů Fosforylacja receptora i przyłączenie do miejsc ufosforylowanych określonego białka (np.arestyny) zapewnia bardziej długotrwałą dezaktywację receptora niż w przypadku poprzednim.
Ů Niereceptorowy mechanizm adaptacji polega na kompensacyjnych zmianach aktywności enzymów. Przykładem może być tutaj przewlekłe zażywanie morfiny. Morfina wykazuje cechy działania receptorowego ( wysycenie, konkurencja, specyficzność tkankowa i inne ) co wskazyje na to , iż wykorzystuje ona receptory przeznaczone dla endogennych opiatów. Podczas przewlekłego jej zażywania następuje spadek zawartości cAMP na co komórka odpowiada wzmożeniem produkcji cyklazy adenylowej - trzeba brać coraz woększe dawki morfiny. Gdy odstawimy morfinę gwałtownie wzrasta zawartość cAMP w komórce.
Cytobiologia Medyczna
1