Рецептор, связанный с G-белком

Рецепторы характеризуются как специфические структуры клеточных мембран. Они в основном состоят из белков, которые прикрепляются к лигандам и запускают сигнальные реакции. Молекула внутри или на поверхности клетки, которая связывается с определенным веществом и вызывает в клетке определенный эффект. В клетке или на ее поверхности клеточные рецепторы представляют собой белки, воспринимающие сигналы. Этот химический сигнал возникает, когда белковый лиганд взаимодействует с белковым рецептором в нормальных физиологических условиях. Клетка может сигнализировать другой клетке или самой себе, высвобождая химический мессенджер, называемый лигандом. Связывание имеет биологические эффекты, которые могут принимать различные формы, такие как воздействие на транскрипцию или трансляцию генов или изменение формы клеток. Обычно один лиганд может присоединяться к одному рецептору и вызывать биологический ответ. Клеточная передача сигналов может принимать различные формы, каждая из которых требует уникального набора лигандов и рецепторов.

Рецепторные функции

Рецепторы — это белковые молекулы, которые выполняют различные функции в клетке-мишени или на ее поверхности, в том числе:

• Он контролирует адгезию клеток
• Это облегчает передачу сигнала.
• Регулирует каналы в мембране
• Он также играет роль в иммунотерапии и иммунологических реакциях.
• Индуцируются клеточные метаболизмы, такие как рост клеток, деление клеток и гибель клеток. Рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), являются важными мембранными белками, которые клетки используют для преобразования внеклеточных сигналов во внутриклеточные действия. Эти действия включают реакции на гормоны и нейротрансмиттеры, а также реакции на сигналы органов зрения, обоняния и вкуса.

На основании сходства их структур и последовательностей эти рецепторы можно разделить на пять разных семейств, включая адгезию, Frizzled/Taste2, секретин, глутамат и родопсин (семейство А). Семь трансмембранных (TM) спиралей, связанных с тремя внеклеточными петлями и тремя внутриклеточными петлями, являются общими структурными мотивами, общими для всех из них. GPCR демонстрируют отличительные комбинации возможностей передачи сигнала, включающие сигнальные пути, зависящие от G-белка, а также независимые от G-белка сигнальные пути и сложные процессы регуляции, несмотря на то, что их структурное сходство.

Что такое рецептор, связанный с G-белком?

Рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), также называемые рецепторами с семью (проходными) трансмембранными доменами, рецепторами с семи (проходными) трансмембранными доменами, гептаспиральными рецепторами, серпентиновыми рецепторами и рецепторами, связанными с G-белками (GPLR), представляют собой большой семейство эволюционно родственных белков, представляющих собой рецепторы клеточной поверхности, которые распознают молекулы вне клетки и запускают клеточные реакции. Они известны как семитрансмембранные рецепторы, потому что они связываются с G-белками и семь раз пересекают клеточные мембраны. Лиганды могут связываться с сайтом связывания внутри трансмембранных спиралей или с внеклеточным N-концом и петлями (такими как рецепторы глутамата) (семейство родопсиноподобных). Хотя также можно наблюдать спонтанную аутоактивацию пустого рецептора, все они активируются агонистом.

Только эукариоты, в том числе дрожжи, хоанофлагелляты и млекопитающие, имеют рецепторы, связанные с G-белком. Светочувствительные вещества, запахи, феромоны, гормоны и нейротрансмиттеры входят в число лигандов, которые связываются с этими рецепторами и активируют их. Их размеры варьируются от крошечных молекул до пептидов и крупных белков. Существует множество заболеваний, в которые вовлечены рецепторы, связанные с G-белком.

Рецепторы, связанные с G-белком, в основном участвуют в двух путях передачи сигнала:

• Сигнальный путь фосфатидилинозитола,
• Сигнальный путь цАМФ.

Классификация

Хотя точный размер надсемейства GPCR неизвестен, анализ последовательности генома предсказал, что по крайней мере 831 отдельный ген человека (или 4% всего генома, кодирующего белок) содержат гены, которые их кодируют. Несмотря на многочисленные предложенные схемы классификации, надсемейство традиционно делилось на три класса A, B и C без заметной гомологии общих последовательностей между классами.

Класс А, составляющий почти 85% генов GPCR, на сегодняшний день является самым большим классом. Предполагается, что более половины GPCR класса A кодируют обонятельные рецепторы, а остальные рецепторы лигандируются признанными эндогенными веществами или классифицируются как рецепторы-сироты.

Несмотря на отсутствие гомологии последовательностей между классами, структура и механизм передачи сигнала у всех GPCR одинаковы. В чрезвычайно большой группе родопсина А есть 19 других подгрупп (A1-A19). На основании гомологии последовательностей и функционального сходства GPCR можно разделить на шесть групп с использованием традиционной системы AF:

1. Класс A (или 1) (подобный родопсину)
2. Класс B (или 2) (семейство секретиновых рецепторов)
3. Класс C (или 3) (метаботропный глутамат/феромон)
4. Класс D (или 4) (рецепторы феромонов спаривания грибов)
5. Класс E (или 5) (рецепторы циклического AMP)
6. Класс F (или 6) (Кудрявые/Сглаженные)

Структура G-белка

Трансмембранный сегмент, который семь раз пересекает липидный бислой, образует рецепторы, связанные с G-белком (поэтому их также называют 7-трансмембранными рецепторами). С этой трансмембранной областью связан G-белок. Все последующие действия GPCR опосредованы их G-белком, поскольку им не хватает присущей им ферментативной активности или ионного канала.

Альфа, бета и гамма представляют собой три отдельные субъединицы, составляющие гетеротримерный G-белок. GDP прикрепляется к белкам G-субъединицы, пока он находится в состоянии покоя. Многочисленные сигналы, включая нейротрансмиттеры, гормоны, ионы, пептиды и даже фотоны в сетчатке, могут активировать сотни GPCR, присутствующих в геноме. Адренорецепторы, мускариновые ацетилхолиновые рецепторы и опиоидные рецепторы являются типичными примерами GPCR.

Связывание лиганд-G-белок

Химическое вещество, которое связывается с рецептором и вызывает биологический ответ, известно как агонист (лиганд). В случае рецепторов, связанных с G-белком, существует пять ключевых процессов.

1. N-конец или сайт связывания в трансмембранной области рецептора, связанного с G-белком, находится там, где лиганды связываются с внеклеточной частью рецептора.
2. Когда внешний лиганд связывается, GPCR претерпевает конформационный сдвиг, который высвобождает GDP из G-субъединицы. белки.
3. Затем GTP используется для замены выпущенного GDP.
4. α-субъединица и связанный GTP отделяются от трансмембранной области GPCR и α-субъединицы в результате активации G-белка.
5. Эти α-субъединицы соединяются с соответствующими эффекторами для обеспечения последующих эффектов, таких как открытие ионных каналов или модуляция активности ферментов.

Типы G-белка

GPCR может содержать множество различных типов G-белка, которые различаются в зависимости от их -субъединицы. Каждая альфа-субъединица активирует фермент, который влияет на концентрацию вторичного мессенджера, повышая или понижая ее. Затем это влияет на нижестоящий эффектор, что приводит к биологической реакции. Окончательное воздействие этих белков определяется конкретной клеткой, в которой они присутствуют.

г _с

• Стимулирует фермент аденилатциклазу, ответственный за превращение АТФ в циклический АМФ. Фермент
• Повышает уровень вторичного мессенджера цАМФ
• Стимулирует активность цАМФ-зависимой протеинкиназы (PKA), которая фосфорилирует эффекторные белки-мишени.

г _я

• Предотвращает фермент аденилатциклазу, катализирующий превращение АТФ в циклический АМФ.
• Снижает уровень вторичного мессенджера цАМФ
• Предотвращает активацию эффектора PKA (цАМФ-зависимой протеинкиназы).

_Gq или G ₁₁

• Фосфолипаза C, которая стимулируется GQ или G11, расщепляет PIP2 в клеточной мембране на IP3 и DAG. Фермент
• Увеличивает DAG, вторичный мессенджер и IP3.
• IP3 вызывает отток Ca2+ в цитоплазму, открывая кальциевые каналы. - Эффектор
• После того, как DAG активирует протеинкиназу C (PKC), он фосфорилирует намеченные белки-мишени. эффектор.

Характеристики рецептора, связанного с G-белком

Роль G-белков в делении клеток

Функция G-белков в клеточном делении Субъединицы G-белка участвуют в асимметричном клеточном делении, как показали генетические исследования насекомых C. elegans и Drosophila. Перед первым дроблением у одноклеточного эмбриона C. elegans комплекс белков, содержащих G- и GPR-домен, локализуется в задней коре, тогда как комплекс Par3/Par6/aPKC локализуется в передней коре, приводя в движение серию события, которые приводят к образованию передней дочерней клетки, которая больше, чем ее задняя сестра. Притяжение заднего полюса веретена в этом направлении вызывает смещение плоскости расщепления к заднему полюсу, что приводит к несоответствию в размерах братьев и сестер.

Роль G-белков в передаче сигналов от рецепторных тирозинкиназ (RTK)

Их вклад в передачу сигналов RTK является еще одной иллюстрацией неканонической активности G-белков. Есть несколько публикаций, предполагающих, что G-белки могут работать в сочетании с RTK. Механика, тем не менее, четко не описана. Неясно, участвуют ли GPCR в каждом из этих маршрутов. Трансактивация GPCR с помощью RTK была предложена при некоторых обстоятельствах. В этих областях необходимы дополнительные биохимические и генетические исследования. Здесь мы дадим иллюстрацию функции G13 в RTK-индуцированной перестройке цитоскелета актина.

Часто задаваемые вопросы о рецепторе GPCR

Вопрос 1: Для чего используются G-белки?

Отвечать:

Relaying signals from GPCRs, which serve as GEFs for G-proteins, is one of the key physiological roles of G-proteins. GPCRs are brought into an active conformational state by interacting with exogenous or endogenous agonists, which then affect the intracellular binding of G-proteins or arrestin proteins.

Вопрос 2: Какую функцию выполняют рецепторы, связанные с G-белком?

Отвечать:

G protein-coupled receptors (GPCRs) are essential membrane proteins that cells utilize to translate extracellular signals into intracellular actions. These actions include reactions to hormones, and neurotransmitters, as well as reactions to signals from the senses of sight, smell, and taste.

Вопрос 3: Вызывают ли рецепторы G-белка то, что происходит?

Отвечать:

When G proteins are activated, numerous second messenger systems and intracellular reactions are also activated, which results in physiological responses from tissues and organisms. GDP is coupled to the G subunit in the inactive heterotrimeric state.

Вопрос 4: Где я могу найти рецепторы, связанные с G-белком?

Отвечать:

G protein-coupled receptors (GPCRs) are seven-transmembrane proteins found in cell membranes, with their N- and C-termini situated on the exterior and interior surfaces, respectively. The extracellular environment triggers a variety of cellular responses, which are mediated by GPCRs.

Вопрос 5: Как называются рецепторы, связанные с G-белком?

Отвечать:

A protein found in the cell membrane known as a G protein-coupled receptor (GPCR), also known as a seven-transmembrane receptor or heptahelical receptor, binds extracellular chemicals and relays signals from these substances to an intracellular component known as a G protein (guanine nucleotide-binding protein).