Метаботропные рецепторы

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Метаботропные рецепторы — это подтип трансмембранных рецепторов в эукариотических клетках, воздействие на которые приводит к первичным, непосредственным изменениям метаболизма в клетке (откуда, собственно, и название «метаботропные» рецепторы). Эффект всех без исключения метаботропных рецепторов опосредуется через те или иные системы вторичных посредников. Метаботропные рецепторы могут быть расположены как на поверхностной мембране клетки, так и на мембранах внутриклеточных везикул.

На основании их структурных и функциональных характеристик, все рецепторы к нейромедиаторам и гормонам могут быть разделены на две большие категории: метаботропные и ионотропные рецепторы. Ионотропные рецепторы непосредственно связаны с ионными каналами клетки. А метаботропные рецепторы не имеют прямой связи с ионными каналами на поверхности клетки или её везикул и осуществляют передачу сигнала на них через те или иные внутриклеточные сигнальные механизмы, нередко — через G-белки. В частности, все G-белок-связанные рецепторы по определению являются метаботропными. Другие известные примеры метаботропных рецепторов включают в себя рецепторные тирозинкиназы и гуанилатциклазы.

Оба типа рецепторов — метаботропные и ионотропные — активируются при связывании с ними специфического лиганда — эндогенного или экзогенного агониста, обычно нейромедиатора или гормона. Когда активируется ионотропный рецептор, он открывает ионный канал, который позволяет вход внутрь клетки или, напротив, выход из клетки ионов, таких, как ионы натрия, калия, кальция или хлора, что приводит к изменениям электрического потенциала клетки. Когда же активируется метаботропный рецептор, активируются связанные с ним внутриклеточные сигнальные каскады (системы вторичных посредников) и запускается цепочка тех или иных внутиклеточных событий, которые могут приводить или не приводить к открытию или закрытию ионных каналов клетки.





Примеры

Этот класс рецепторов включает в себя метаботропные глутаматные рецепторы, мускариновые ацетилхолиновые рецепторы, ГАМК-Б рецепторы, и большинство подтипов серотониновых рецепторов (за исключением 5-HT3-рецептора, который является ионотропным), а также рецепторы к норадреналину, адреналину, гистамину, дофамину, различным нейропептидам,[1][2] гормонам, факторам роста, эндогенным опиоидам (эндорфинам) и каннабиноидам.

Структура

Наиболее распространённый тип метаботропных рецепторов — G-белок-связанные рецепторы — имеют семь гидрофобных трансмембранных доменов. Большинство из них являются (или могут являться) мономерными белками, хотя ГАМК-Б рецепторы требуют гетеродимеризации для своего правильного функционирования. N-терминальный конец белка при этом расположен во внеклеточном пространстве, а C-терминальный конец — во внутриклеточном.[2]

Эти семь трансмембранных доменов, с наружным N-терминальным концом, часто имеют (или предполагается, что имеют) α-спиральную структуру. Полипептидная цепочка типичного G-белок-связанного рецептора обычно состоит из приблизительно 450—550 аминокислотных оснований. Эти белки часто подвергаются гликозилированию, а также пальмитированию. Пальмитирование обеспечивает повышение их гидрофобности и локализацию их на поверхности мембраны клетки в специфических местах.

Функция

Эндогенными лигандами (агонистами) метаботропных рецепторов являются те или иные нейромедиаторы или гормоны, которые, связываясь с рецептором, изменяют его пространственную конфигурацию, что приводит к его активации и запуску тех или иных внутриклеточных сигнальных каскадов (причём связанных с одним и тем же рецептором сигнальных каскадов может быть несколько, то есть более одного). Это, в свою очередь, может приводить к открытию или закрытию тех или иных ионных каналов и к другим изменениям в метаболизме и жизнедеятельности клетки, например к изменению транскрипции генов, изменениям в фосфорилировании тех или иных белков. Когда лиганд-агонист (нейромедиатор или гормон) связывается с белком рецептора (первичным передатчиком сигнала), этот белок-рецептор активирует внутриклеточные первичные эффекторные белки (например, G-белок и через него так называемую гормончувствительную аденилатциклазу). Это, в свою очередь, приводит к образованию так называемых вторичных посредников (например, цАМФ) и к активации вторичных эффекторных белков (например, протеинкиназы A). Вторичные эффекторные белки, в свою очередь, запускают множественные третичные эффекторы и далее нисходящий эффекторный каскад вплоть до эффекторов N-го порядка. Поскольку открытие и закрытие ионных каналов при помощи метаботропных рецепторов требует активации целой системы вторичных посредников и эффекторов, то ионные каналы, активность которых косвенно регулируется этими рецепторами, требуют больше времени для своего открытия или закрытия, чем ионные каналы, ассоциированные с ионотропными рецепторами. Поэтому метаботропные рецепторы не вовлечены в механизмы, которые требуют от клетки очень быстрой реакции.[3] Однако эффекты, опосредуемые метаботропными рецепторами, держатся дольше. Метаботропные рецепторы, как правило, сохраняют активированное состояние в течение секунд или минут после связывания с агонистом.[3] Поэтому они имеют более длительные эффекты, чем ионотропные рецепторы, которые открываются почти мгновенно (время реакции ~10 мкс), но остаются открытыми лишь в течение нескольких миллисекунд.[1] Кроме того, эффект ионотропных рецепторов заключается преимущественно в локальных изменениях электрического потенциала мембраны в окрестности рецептора, в то время как метаботропные рецепторы могут оказывать влияние на метаболизм и жизнедеятельность всей клетки.

Метаботропные рецепторы могут как открывать, так и закрывать ионные каналы клетки (в отличие от ионотропных рецепторов, активация которых всегда приводит к открытию в норме закрытого ионного канала). Они могут вызвать повышение возбудимости клеточной мембраны при помощи закрытия калиевых каналов клетки, что приводит к удержанию положительных зарядов внутри клетки и уменьшению тока, необходимого для возникновения потенциала действия.[3] Метаботропные рецепторы на пресинаптической мембране могут ингибировать (чаще) или стимулировать (реже) выделение нейромедиаторов из пресинаптического нейрона.[4] Метаботропные рецепторы могут быть субклассифицированы в зависимости от используемых ими механизмов передачи сигнала и используемых систем вторичных посредников и эффекторов на рецепторные тирозинкиназы, G-белок-связанные рецепторы и гуанилатциклазы.[3]

Вторичные посредники метаботропных рецепторов

Система цАМФ Система фосфатидилинозитола Система арахидоновой кислоты Система цГМФ Тирозинкиназная система
Лиганд (первичный мессенджер), агонист рецептора:
Нейромедиаторы
(Рецепторы)
Адреналин (α2, β1, β2)
Ацетилхолин (M2)
Адреналин (α1)
Ацетилхолин (M1, M3)
Гистамин (Гистаминовые рецепторы) Синтаза оксида азота -
Лиганд (первичный мессенджер), агонист рецептора:
Гормоны
Адренокортикотропный гормон, Предсердный натриуретический пептид, Кортикотропин-рилизинг-фактор, Кальцитонин, Фолликулостимулирующий гормон, Глюкагон, Хорионический гонадотропин, Лютеинизирующий гормон, Меланоцитстимулирующий гормон, Паратгормон, ТТГ Ангиотензин, Гонадотропин-рилизинг-фактор, Соматотропин-рилизинг-фактор, Окситоцин, Тиротропин-рилизинг-фактор - Предсердный натриуретический пептид, Оксид азота (II) Инсулин, Инсулиноподобный фактор роста-1
Передатчик сигнала G-белок-связанный рецептор/Gs (β1, β2), Gi (α2, M2) G-белок-связанный рецептор/Gq Неизвестный G-белок - Рецепторная тирозинкиназа
Первичный эффектор Гормончувствительная Аденилатциклаза Фосфолипаза C Фосфолипаза A Гуанилатциклаза RasGEF (Grb2-Sos)
Вторичный посредник (вторичный мессенджер) циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) Инозитолтрифосфат (IP3); Диацилглицерин (DAG, ДАГ); Кальций Арахидоновая кислота циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) Ras (малая ГТФаза)
Вторичный эффектор цАМФ-зависимая протеинкиназа A (PKA) Протеинкиназа C (PKC); Кальмодулин (CaM) 5-липоксигеназа, 12-липоксигеназа, циклооксигеназа Протеинкиназа G Киназа киназы киназы MAP (MAP3K) (c-Raf)

Напишите отзыв о статье "Метаботропные рецепторы"

Примечания

  1. 1 2 Hoehn K, Marieb EN. [wps.aw.com/bc_marieb_happlace_7_oa/42/10967/2807754.cw/index.html Fundamentals of the nervous system and nervous tissue] // Human Anatomy & Physiology. — San Francisco: Pearson Benjamin Cummings, 2007. — ISBN 0-8053-5910-9.
  2. 1 2 Williams, S. J.; Purves, Dale. Neuroscience. — Sunderland, Mass: Sinauer Associates, 2001. — ISBN 0-87893-742-0.
  3. 1 2 3 4 Jessell TM, Kandel ER, Schwartz JH. Principles of Neural Science. — New York: McGraw-Hill, 2000. — ISBN 0-8385-7701-6.
  4. Schmitz D, Mellor J, Nicoll RA (March 2001). «Presynaptic kainate receptor mediation of frequency facilitation at hippocampal mossy fiber synapses». Science 291 (5510): 1972–6. DOI:10.1126/science.1057105. PMID 11239159.

Для дополнительного чтения

  • Zimmerberg, B. 2002. Dopamine receptors: A representative family of metabotropic receptors. Multimedia Neuroscience Education Project [www.williams.edu/imput/IIIB1.html]

Отрывок, характеризующий Метаботропные рецепторы

Унтер офицер с решительным видом не отвечал на эти слова, сел верхом и поехал с быстро собравшимся Грековым. Они скрылись в лесу. Граф Орлов, пожимаясь от свежести начинавшего брезжить утра, взволнованный тем, что им затеяно на свою ответственность, проводив Грекова, вышел из леса и стал оглядывать неприятельский лагерь, видневшийся теперь обманчиво в свете начинавшегося утра и догоравших костров. Справа от графа Орлова Денисова, по открытому склону, должны были показаться наши колонны. Граф Орлов глядел туда; но несмотря на то, что издалека они были бы заметны, колонн этих не было видно. Во французском лагере, как показалось графу Орлову Денисову, и в особенности по словам его очень зоркого адъютанта, начинали шевелиться.
– Ах, право, поздно, – сказал граф Орлов, поглядев на лагерь. Ему вдруг, как это часто бывает, после того как человека, которому мы поверим, нет больше перед глазами, ему вдруг совершенно ясно и очевидно стало, что унтер офицер этот обманщик, что он наврал и только испортит все дело атаки отсутствием этих двух полков, которых он заведет бог знает куда. Можно ли из такой массы войск выхватить главнокомандующего?
– Право, он врет, этот шельма, – сказал граф.
– Можно воротить, – сказал один из свиты, который почувствовал так же, как и граф Орлов Денисов, недоверие к предприятию, когда посмотрел на лагерь.
– А? Право?.. как вы думаете, или оставить? Или нет?
– Прикажете воротить?
– Воротить, воротить! – вдруг решительно сказал граф Орлов, глядя на часы, – поздно будет, совсем светло.
И адъютант поскакал лесом за Грековым. Когда Греков вернулся, граф Орлов Денисов, взволнованный и этой отмененной попыткой, и тщетным ожиданием пехотных колонн, которые все не показывались, и близостью неприятеля (все люди его отряда испытывали то же), решил наступать.
Шепотом прокомандовал он: «Садись!» Распределились, перекрестились…
– С богом!
«Урааааа!» – зашумело по лесу, и, одна сотня за другой, как из мешка высыпаясь, полетели весело казаки с своими дротиками наперевес, через ручей к лагерю.
Один отчаянный, испуганный крик первого увидавшего казаков француза – и все, что было в лагере, неодетое, спросонков бросило пушки, ружья, лошадей и побежало куда попало.
Ежели бы казаки преследовали французов, не обращая внимания на то, что было позади и вокруг них, они взяли бы и Мюрата, и все, что тут было. Начальники и хотели этого. Но нельзя было сдвинуть с места казаков, когда они добрались до добычи и пленных. Команды никто не слушал. Взято было тут же тысяча пятьсот человек пленных, тридцать восемь орудий, знамена и, что важнее всего для казаков, лошади, седла, одеяла и различные предметы. Со всем этим надо было обойтись, прибрать к рукам пленных, пушки, поделить добычу, покричать, даже подраться между собой: всем этим занялись казаки.
Французы, не преследуемые более, стали понемногу опоминаться, собрались командами и принялись стрелять. Орлов Денисов ожидал все колонны и не наступал дальше.
Между тем по диспозиции: «die erste Colonne marschiert» [первая колонна идет (нем.) ] и т. д., пехотные войска опоздавших колонн, которыми командовал Бенигсен и управлял Толь, выступили как следует и, как всегда бывает, пришли куда то, но только не туда, куда им было назначено. Как и всегда бывает, люди, вышедшие весело, стали останавливаться; послышалось неудовольствие, сознание путаницы, двинулись куда то назад. Проскакавшие адъютанты и генералы кричали, сердились, ссорились, говорили, что совсем не туда и опоздали, кого то бранили и т. д., и наконец, все махнули рукой и пошли только с тем, чтобы идти куда нибудь. «Куда нибудь да придем!» И действительно, пришли, но не туда, а некоторые туда, но опоздали так, что пришли без всякой пользы, только для того, чтобы в них стреляли. Толь, который в этом сражении играл роль Вейротера в Аустерлицком, старательно скакал из места в место и везде находил все навыворот. Так он наскакал на корпус Багговута в лесу, когда уже было совсем светло, а корпус этот давно уже должен был быть там, с Орловым Денисовым. Взволнованный, огорченный неудачей и полагая, что кто нибудь виноват в этом, Толь подскакал к корпусному командиру и строго стал упрекать его, говоря, что за это расстрелять следует. Багговут, старый, боевой, спокойный генерал, тоже измученный всеми остановками, путаницами, противоречиями, к удивлению всех, совершенно противно своему характеру, пришел в бешенство и наговорил неприятных вещей Толю.
– Я уроков принимать ни от кого не хочу, а умирать с своими солдатами умею не хуже другого, – сказал он и с одной дивизией пошел вперед.
Выйдя на поле под французские выстрелы, взволнованный и храбрый Багговут, не соображая того, полезно или бесполезно его вступление в дело теперь, и с одной дивизией, пошел прямо и повел свои войска под выстрелы. Опасность, ядра, пули были то самое, что нужно ему было в его гневном настроении. Одна из первых пуль убила его, следующие пули убили многих солдат. И дивизия его постояла несколько времени без пользы под огнем.


Между тем с фронта другая колонна должна была напасть на французов, но при этой колонне был Кутузов. Он знал хорошо, что ничего, кроме путаницы, не выйдет из этого против его воли начатого сражения, и, насколько то было в его власти, удерживал войска. Он не двигался.
Кутузов молча ехал на своей серенькой лошадке, лениво отвечая на предложения атаковать.
– У вас все на языке атаковать, а не видите, что мы не умеем делать сложных маневров, – сказал он Милорадовичу, просившемуся вперед.
– Не умели утром взять живьем Мюрата и прийти вовремя на место: теперь нечего делать! – отвечал он другому.
Когда Кутузову доложили, что в тылу французов, где, по донесениям казаков, прежде никого не было, теперь было два батальона поляков, он покосился назад на Ермолова (он с ним не говорил еще со вчерашнего дня).
– Вот просят наступления, предлагают разные проекты, а чуть приступишь к делу, ничего не готово, и предупрежденный неприятель берет свои меры.
Ермолов прищурил глаза и слегка улыбнулся, услыхав эти слова. Он понял, что для него гроза прошла и что Кутузов ограничится этим намеком.
– Это он на мой счет забавляется, – тихо сказал Ермолов, толкнув коленкой Раевского, стоявшего подле него.
Вскоре после этого Ермолов выдвинулся вперед к Кутузову и почтительно доложил:
– Время не упущено, ваша светлость, неприятель не ушел. Если прикажете наступать? А то гвардия и дыма не увидит.
Кутузов ничего не сказал, но когда ему донесли, что войска Мюрата отступают, он приказал наступленье; но через каждые сто шагов останавливался на три четверти часа.
Все сраженье состояло только в том, что сделали казаки Орлова Денисова; остальные войска лишь напрасно потеряли несколько сот людей.
Вследствие этого сражения Кутузов получил алмазный знак, Бенигсен тоже алмазы и сто тысяч рублей, другие, по чинам соответственно, получили тоже много приятного, и после этого сражения сделаны еще новые перемещения в штабе.
«Вот как у нас всегда делается, все навыворот!» – говорили после Тарутинского сражения русские офицеры и генералы, – точно так же, как и говорят теперь, давая чувствовать, что кто то там глупый делает так, навыворот, а мы бы не так сделали. Но люди, говорящие так, или не знают дела, про которое говорят, или умышленно обманывают себя. Всякое сражение – Тарутинское, Бородинское, Аустерлицкое – всякое совершается не так, как предполагали его распорядители. Это есть существенное условие.