21.3: Sygnalizacja na powierzchni komórki

Hormony – lub dowolna cząsteczka, która wiąże się z receptorem, znanym jako ligand – które są nierozpuszczalne w lipidach (rozpuszczalne w wodzie), nie są w stanie dyfundować przez błonę komórkową. Aby móc wpływać na komórkę bez wchodzenia do niej, hormony te wiążą się z receptorami na błonie komórkowej. Kiedy pierwszy przekaźnik, hormon, wiąże się z receptorem, uruchamiana jest kaskada sygnałowa, powodująca aktywację drugich przekaźników, białek wewnątrz komórki, co skutkuje dalszymi efektami.

Różnorodność rodzin receptorów

Receptory błony komórkowej składają się z trzech części: zewnętrznej domeny wiążącej ligand, domeny transbłonowej i domeny wewnętrznej. Istnieją trzy kategorie receptorów błony komórkowej w oparciu o spójność struktury i funkcji tych domen w każdej kategorii.

Jedna kategoria to kanały jonowe bramkowane ligandem, które po związaniu z ligandem ulegają zmianie konformacyjnej, przepuszczając jony przez kanał utworzony przez transbłonową część receptora.

Druga kategoria to receptory sprzężone z białkami G, które mają odrębną strukturę z siedmioma domenami transbłonowymi. Wiązanie domeny zewnętrznej z ligandem powoduje, że podjednostka alfa, jedna z trzech podjednostek przyłączonych do wewnętrznej części receptora, odłącza się od receptora i tworzy odpowiedź komórkową.

Trzecia kategoria receptorów, receptor sprzężony z enzymem – zwany również receptorami katalitycznymi – ma domenę wewnątrzkomórkową, która jest albo związana z enzymem, albo sama w sobie jest enzymem. Kiedy ligand wiąże się z obszarem zewnątrzkomórkowym, enzym wewnątrzkomórkowy staje się aktywny, aktywując inne białka w komórce.

Kiedy receptory ulegają uszkodzeniu

Receptory błony komórkowej mają fundamentalne znaczenie dla funkcjonowania komórki. Nic więc dziwnego, że wykazano, że wiele chorób jest bezpośrednim skutkiem nieprawidłowo funkcjonujących receptorów błony komórkowej. Na przykład rozwija się, gdy receptor sprzężony z białkiem G jest wyłączony w komórkach wyściełających jelito cienkie.

Transdukcja sygnału

Proces konwersji bodźca zewnątrzkomórkowego na odpowiedź wewnątrzkomórkową jest znany jako transdukcja sygnału. Jest to wieloetapowy proces polegający na wiązaniu się liganda z receptorem, w wyniku czego powstaje kilka interakcji molekularnych w komórce. Interakcje te mogą być skomplikowane, ponieważ każdy krok jest zależny od wielu innych reakcji. Jest to forma weryfikacji, aby upewnić się, że zachodzi prawidłowa aktywność komórkowa. To również często wzmacnia reakcję.