Cellfelszíni receptorok
A sejtfelszíni receptorok, más néven transzmembrán receptorok, olyan sejtfelszíni, membránban lehorgonyzott (integrál) fehérjék, amelyek külső ligandum molekulákhoz kötődnek. Az ilyen típusú receptorok a plazmamembránon átívelve jelátvitelt végeznek, amelyben az extracelluláris jelet sejtközi jellé alakítják át. A sejtfelszíni receptorokkal kölcsönhatásba lépő ligandumoknak nem kell belépniük az általuk érintett sejtbe. A sejtfelszíni receptorokat sejtspecifikus fehérjéknek vagy markereknek is nevezik, mivel specifikusak az egyes sejttípusokra.
Mivel a sejtfelszíni receptorfehérjék alapvető fontosságúak a sejtek normális működéséhez, nem meglepő, hogy e fehérjék bármelyikének hibás működése súlyos következményekkel járhat. Bizonyos receptormolekulák fehérjeszerkezetének hibái bizonyítottan szerepet játszanak a magas vérnyomás (hipertónia), az asztma, a szívbetegségek és a rák kialakulásában.
Minden sejtfelszíni receptornak három fő összetevője van: egy külső ligandumkötő domén, egy hidrofób, membránokon átívelő régió és egy sejten belüli intracelluláris domén. A ligandumkötő domént extracelluláris doménnek is nevezik. Az egyes domének mérete és kiterjedése a receptor típusától függően nagymértékben változik. A sejtfelszíni receptorok vesznek részt a legtöbb jelátvitelben a többsejtű szervezetekben. A sejtfelszíni receptoroknak három általános kategóriája van: ioncsatornához kötött receptorok, G-proteinhez kötött receptorok és enzimhez kötött receptorok.
Az ioncsatornához kötött receptorok kötnek egy ligandumot és megnyitnak egy csatornát a membránon keresztül, amely lehetővé teszi bizonyos ionok áthaladását. A csatorna kialakításához ez a fajta sejtfelszíni receptor kiterjedt membránon átívelő régióval rendelkezik. A plazmamembrán középpontját alkotó foszfolipid zsírsavvégekkel való kölcsönhatás érdekében a membránt átívelő régió számos aminosava hidrofób jellegű. Ezzel szemben a csatorna belsejét szegélyező aminosavak hidrofilek, hogy lehetővé tegyék a víz vagy az ionok áthaladását. Amikor egy ligandum kötődik a csatorna sejten kívüli régiójához, a fehérjék szerkezetében konformációs változás következik be, amely lehetővé teszi az ionok, például a nátrium, kalcium, magnézium és hidrogén áthaladását (9.5. ábra)
A G-fehérjéhez kötött receptorok kötnek egy ligandumot, és aktiválnak egy G-fehérjének nevezett membránfehérjét. Az aktivált G-fehérje ezután vagy egy ioncsatornával vagy egy enzimmel lép kölcsönhatásba a membránban (9.6. ábra). Minden G-fehérjéhez kötött receptor hét transzmembrán doménnel rendelkezik, de minden receptornak megvan a maga specifikus extracelluláris doménje és G-fehérje-kötőhelye.
A G-fehérjéhez kötött receptorok segítségével történő sejtjelzés ciklikus eseménysorozatként zajlik. A ligand megkötése előtt az inaktív G-fehérje a receptor egy újonnan feltárt, a kötődésére specifikus helyéhez kapcsolódhat. Miután a G-fehérje kötődik a receptorhoz, az ebből eredő alakváltozás aktiválja a G-fehérjét, amely GDP-t szabadít fel és GTP-t vesz fel. A G-fehérje alegységei ezután az α alegységre és a βγ alegységre hasadnak. Ennek következtében az egyik vagy mindkét G-fehérje fragmentum képes lehet más fehérjéket aktiválni. Egy idő után a G-fehérje aktív α alegységén lévő GTP GDP-vé hidrolizálódik, és a βγ alegység deaktiválódik. Az alegységek újra összekapcsolódnak az inaktív G-fehérje kialakulásához, és a ciklus kezdődik elölről.
A G-fehérjékhez kötött receptorokat széles körben tanulmányozták, és sokat megtudtak az egészség fenntartásában betöltött szerepükről. Az emberre nézve patogén baktériumok olyan mérgeket bocsáthatnak ki, amelyek megszakítják a specifikus G-proteinhez kötött receptorok működését, és olyan betegségekhez vezetnek, mint a pertussis, a botulizmus és a kolera. A kolera (9.7. ábra) esetében például a vízben terjedő Vibrio cholerae baktérium olyan toxint, koleragént termel, amely a vékonybelet bélelő sejtekhez kötődik. A toxin ezután bejut ezekbe a bélsejtekbe, ahol módosít egy G-fehérjét, amely egy kloridcsatorna nyitását szabályozza, és azt folyamatosan aktívvá teszi, ami a szervezetből nagy folyadékveszteséget és ennek következtében potenciálisan halálos kiszáradást eredményez.
Az enzimhez kötött receptorok olyan sejtfelszíni receptorok, amelyek intracelluláris doménnel rendelkeznek, és egy enzimhez kapcsolódnak. Egyes esetekben a receptor intracelluláris doménje maga is egy enzim. Más enzimhez kötött receptorok egy kis intracelluláris doménnel rendelkeznek, amely közvetlenül kölcsönhatásba lép egy enzimmel. Az enzimhez kötött receptorok általában nagy extracelluláris és intracelluláris doménekkel rendelkeznek, de a membránon átívelő régió a peptidszál egyetlen alfa-hélixes régiójából áll. Amikor egy ligandum az extracelluláris doménhez kötődik, a membránon keresztül jelet továbbít, amely aktiválja az enzimet. Az enzim aktiválása események láncolatát indítja el a sejten belül, amely végül válaszreakcióhoz vezet. Az ilyen típusú enzimhez kötött receptor egyik példája a tirozin-kináz receptor (9.8. ábra). A kináz olyan enzim, amely foszfátcsoportokat visz át ATP-ből egy másik fehérjébe. A tirozin-kináz receptor a foszfátcsoportokat tirozinmolekulákra (tirozinmaradványokra) helyezi át. Először a jelzőmolekulák két közeli tirozin-kináz receptor extracelluláris doménjéhez kötődnek. A két szomszédos receptor ezután összekapcsolódik, vagy dimerizálódik. Ezután foszfátok adódnak a receptorok intracelluláris doménjének tirozin-maradványaihoz (foszforiláció). A foszforilált maradékok ezután továbbítani tudják a jelet a következő hírvivőnek a citoplazmán belül.
