RECETTORI DI MEMBRANA: FUNZIONI, TIPI, COME FUNZIONANO - BIOLOGIA - 2025

I recettori di membrana sono una classe di recettori cellulari che si trovano sulla superficie della membrana plasmatica delle cellule, consentendo di rilevare sostanze chimiche che per loro natura non possono attraversare la membrana.

In generale, i recettori di membrana sono proteine ​​di membrana integrali specializzate nella rilevazione di segnali chimici come ormoni peptidici, neurotrasmettitori e alcuni fattori trofici; anche alcuni farmaci e tossine possono legarsi a questi tipi di recettori.

Schema rappresentativo di un recettore di membrana. Si osservano ligandi situati sulla parte esterna della membrana (1), interazione recettore ligando-membrana (2) e (3) successivi eventi di segnalazione (Fonte: Wyatt Pyzynski tramite Wikimedia Commons)

Sono classificati in base al tipo di cascata intracellulare a cui sono accoppiati e quali sono quelli che determinano l'effetto finale sulla cellula corrispondente, chiamata cellula bersaglio o cellula bersaglio.

Pertanto, sono stati descritti tre grandi gruppi: quelli legati ai canali ionici, quelli legati agli enzimi e quelli legati alla proteina G. Il legame dei ligandi ai recettori genera un cambiamento conformazionale nel recettore che innesca una cascata di segnali intracellulari nel cella di destinazione.

Le catene di segnalazione accoppiate ai recettori di membrana rendono possibile amplificare i segnali e generare risposte o cambiamenti transitori o permanenti nella cellula bersaglio. Questi segnali intracellulari sono chiamati collettivamente "sistema di trasduzione del segnale".

Caratteristiche

La funzione dei recettori di membrana, e di altri tipi di recettori in generale, è quella di consentire la comunicazione delle cellule tra di loro, in modo tale che i diversi organi e sistemi di un organismo lavorino in modo coordinato per mantenere l'omeostasi e rispondere agli ordini volontari e automatici emessi dal sistema nervoso.

Pertanto, un segnale chimico che agisce sulla membrana plasmatica può innescare una modifica amplificata di varie funzioni all'interno del meccanismo biochimico di una cellula e innescare una molteplicità di risposte specifiche.

Attraverso il sistema di amplificazione del segnale, un singolo stimolo (ligando) è in grado di generare cambiamenti transitori immediati, indiretti ea lungo termine, modificando ad esempio l'espressione di alcuni geni all'interno della cellula bersaglio.

tipi

I recettori cellulari sono classificati, in base alla loro posizione, in: recettori di membrana (quelli che sono esposti nella membrana cellulare) e recettori intracellulari (che possono essere citoplasmatici o nucleari).

I recettori di membrana sono di tre tipi:

- Collegato a canali ionici

- Legato agli enzimi

- Legato alla proteina G.

Recettori di membrana legati ai canali ionici

Chiamati anche canali ionici ligando-gated, sono proteine ​​di membrana composte da 4 a 6 subunità che sono assemblate in modo tale da lasciare un canale centrale o poro, attraverso il quale gli ioni passano da un lato all'altro della membrana.

Esempio del recettore dell'acetilcolina, un recettore legato a un canale ionico. Vengono mostrati i tre stati conformazionali (Fonte: Laozhengzz tramite Wikimedia Commons)

Questi canali attraversano la membrana e hanno un'estremità extracellulare, dove si trova il sito di legame per il ligando, e un'altra estremità intracellulare che, in alcuni canali, ha un meccanismo di gate. Alcuni canali hanno un sito ligando intracellulare.

Recettori di membrana legati agli enzimi

Questi recettori sono anche proteine ​​transmembrana. Hanno un'estremità extracellulare che presenta il sito di legame per il ligando e che hanno associato alla loro estremità intracellulare un enzima che viene attivato dal legame del ligando al recettore.

Recettori di membrana accoppiati o legati alla proteina G.

I recettori accoppiati a proteine ​​G hanno un meccanismo indiretto per la regolazione delle funzioni intracellulari delle cellule bersaglio che coinvolge molecole trasduttori chiamate proteine ​​leganti GTP o proteine ​​G o proteine ​​G.

Tutti questi recettori legati alla proteina G sono costituiti da una proteina di membrana che attraversa la membrana sette volte e sono chiamati recettori metabotropici. Sono stati identificati centinaia di recettori legati a diverse proteine ​​G.

Come funzionano?

Nei recettori legati ai canali ionici, il legame del ligando al recettore genera un cambiamento conformazionale nella struttura del recettore che può modificare un gate, avvicinare o allontanare le pareti del canale. Con ciò modificano il passaggio degli ioni da un lato all'altro della membrana.

I recettori legati ai canali ionici sono, per la maggior parte, specifici per un tipo di ione, motivo per cui sono stati descritti i recettori per i canali K +, Cl-, Na +, Ca ++, ecc. Esistono anche canali che consentono il passaggio di due o più tipi di ioni.

La maggior parte dei recettori legati agli enzimi si associa alle protein chinasi, in particolare all'enzima tirosin chinasi. Queste chinasi vengono attivate quando il ligando si lega al recettore nel suo sito di legame extracellulare. Le chinasi fosforilano proteine ​​specifiche nella cellula bersaglio, modificando la funzione della cellula.

Esempio di un recettore di membrana collegato all'enzima tirosin chinasi (Fonte: Laozhengzz tramite Wikimedia Commons)

I recettori legati alle proteine ​​G attivano cascate di reazioni biochimiche che finiscono per modificare la funzione di varie proteine ​​nella cellula bersaglio.

Esistono due tipi di proteine ​​G che sono le proteine ​​G eterotrimeriche e le proteine ​​G monomeriche. Entrambi sono inattivamente legati al PIL, ma legando il ligando al recettore, il PIL viene sostituito da GTP e la proteina G viene attivata.

Nelle proteine ​​G eterotrimeriche, la subunità α legata a GTP si dissocia dal complesso ßγ, lasciando la proteina G attivata. Sia la subunità α legata a GTP che la ßγ libera possono mediare la risposta.

Schema di un recettore accoppiato a proteine ​​G (Fonte: Bensaccount su Wikipedia in inglese tramite Wikimedia Commons)

Le proteine ​​G monomeriche o piccole proteine ​​G sono anche chiamate proteine ​​Ras perché sono state descritte per la prima volta in un virus che produce tumori sarcomatosi nei ratti.

Quando attivati, stimolano meccanismi legati principalmente al traffico vescicolare e alle funzioni citoscheletriche (modifica, rimodellamento, trasporto, ecc.).

Esempi

Il recettore dell'acetilcolina, legato a un canale del sodio che si apre quando si lega all'acetilcolina e provoca la depolarizzazione della cellula bersaglio, è un buon esempio di recettori di membrana legati ai canali ionici. Inoltre, ci sono tre tipi di recettori del glutammato che sono recettori ionotropici.

Il glutammato è uno dei più importanti neurotrasmettitori eccitatori del sistema nervoso. I suoi tre tipi di recettori ionotropici sono: recettori NMDA (N-metil-D-aspartato), AMPA (α-ammino-3-idrossi-5-metil-4-isossazolo-propionato) e kainato (acido kainico).

I loro nomi derivano dagli agonisti che li attivano e questi tre tipi di canali sono esempi di canali eccitatori non selettivi, poiché consentono il passaggio di sodio e potassio e in alcuni casi piccole quantità di calcio.

Esempi di recettori legati all'enzima sono il recettore dell'insulina, la famiglia di recettori TrK o recettori neurotrofine e i recettori per alcuni fattori di crescita.

I più importanti recettori accoppiati a proteine ​​G includono recettori muscarinici dell'acetilcolina, recettori β-adrenergici, recettori del sistema olfattivo, recettori metabotropici del glutammato, recettori per molti ormoni peptidici e recettori della rodopsina del sistema retinico.

Riferimenti

1. Dipartimento di Biochimica e Biofisica Molecolare Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Principi di scienza neurale (Vol.4, pp. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz e TM Jessell (a cura di). New York: McGraw-hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM e Buckley, NJ (1990). Sottotipi di recettori muscarinici. Revisione annuale di farmacologia e tossicologia, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG e Leszkiewicz, DN (2004). Ruolo di distinti sottotipi di recettori NMDA nelle sinapsi centrali. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG e Ganong, MD (2005). Revisione della fisiologia medica. Stampato negli Stati Uniti d'America, Seventeenth Edition, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW e Paradiso, MA (a cura di). (2007). Neuroscienze (Vol. 2). Lippincott Williams & Wilkins.