21.3: Segnalazione di membrana

Gli ormoni, o qualsiasi molecola che si lega a un recettore, noto come un ligando, che sono lipo-insolubili (solubile in acqua) non sono in grado di diffondersi attraverso la membrana cellulare. Al fine di essere in grado di influenzare una cellula senza inserirla, questi ormoni si legano ai recettori sulla membrana cellulare. Quando un primo messaggero, un ormone, si lega a un recettore, una cascata di segnale viene scatenata, causando secondi messaggeri, proteine all'interno della cellula, per diventare attivato, con conseguente effetti a valle.

Varietà di famiglie di recettori

I recettori della membrana cellulare hanno tre porzioni: un dominio esterno che lega il ligando, un dominio transmembrana e un dominio interno. Ci sono tre categorie di recettori della membrana cellulare in base alla coerenza della struttura e della funzione di questi domini all'interno di ogni categoria.

Una categoria è costituita da canali ionici legati al ligando che, quando legati a un ligando, subiscono un cambiamento conformazionale, permettendo agli ioni attraverso un canale formato dalla porzione transmembrana del recettore.

Una seconda categoria è quella dei recettori accoppiati alle proteine G che hanno una struttura distinta con sette domini transmembrana. Il legame del dominio esterno a un ligando fa sì che la sottounità alfa, una delle tre sottounità attaccate alla parte interna del recettore, si dissocida dal recettore e crei una risposta cellulare.

La terza categoria di recettori, il recettore collegato agli enzimi, chiamati anche recettori catalitici, hanno un dominio intracellulare che è associato a un enzima o è un enzima stesso. Quando un ligando si lega alla regione extracellulare, l'enzima intracellulare diventa attivo, attivando altre proteine all'interno della cellula.

Quando i ricettori vanno male

I recettori della membrana cellulare sono fondamentali per la funzione cellulare. Pertanto, non è sorprendente che molte malattie hanno dimostrato di essere risultati diretti di recettori della membrana cellulare impropriamente funzionanti. Ad esempio, il colera si sviluppa quando un recettore accoppiato con proteina G è disabilitato nelle cellule che rivestono l'intestino tenue.

Trasduzione del segnale

Il processo di conversione di uno stimolo extracellulare in una risposta intracellulare è noto come trasduzione del segnale. Si tratta di un processo a più fasi che coinvolge un legame di ligando a un recettore con conseguente diverse interazioni molecolari all'interno della cellula. Queste interazioni possono complicarsi perché ogni passaggio dipende da più altre reazioni. Questa è una forma di verifica per assicurarsi che si verifichino attività cellulari adeguate. Questo spesso amplifica anche la risposta.

- [Istruttore] Alcuni ormoni come quelli

che sono lipidicamente insolubili come l'ossitocina,

non possono diffondersi attraverso la membrana cellulare.

Devono legarsi ai recettori sulla superficie della cellula.

Dopo l'associazione, l'ormone considerato il primo

messaggero attiva una cascata di segnalazione. Ad esempio,

quando un recettore, accoppiato a proteine G o GPCR,

è attivato da un primo messaggero all'esterno

della membrana cellulare, all'interno un enzima

come la fosfolipasi C idrolizza la membrana

fosfolipide PIP2 in IP3 e DAG,

due diversi messaggeri secondari.

Una volta formato, IP3 si sposta dalla membrana cellulare

alla membrana endoplasmatica dove si lega

a un canale di calcio IP3 che rilascia ioni di calcio,

un terzo messaggero secondario, nel citoplasma

e inducendo cambiamenti come la contrazione muscolare.

In questo modo, un ormone può colpire una cellula

che non entra, attivando un numero

di processi cellulari a seconda dei ligandi e dei recettori

che sono presenti.