Метаботропные рецепторы

Строение и цикл работы рецептора

Белковая цепь метаботропных рецепторов пронизывает клеточную мембрану семь раз. С внутренней стороны клетки рецептор контактирует с G-белком — комплексом, состоящим из трех субъединиц (α, β и γ). Свое название эти белки получили за способность связывать гуаниновые нуклеотиды.

Цикл передачи сигнала состоит из нескольких этапов:

1. Состояние покоя: рецептор свободен, лиганда нет. Ключевой маркер неактивного состояния — α-субъединица G-белка нековалентно связана с молекулой ГДФ (гуанозиндифосфата).
2. Активация: агонист связывается с рецептором, меняя его конформацию. На α-субъединице ГДФ заменяется на ГТФ (гуанозинтрифосфат).
3. Передача сигнала: активный комплекс «α-субъединица + ГТФ» отсоединяется от рецептора и от βγ-субъединиц, после чего отправляется к эффекторным белкам (ферментам или ионным каналам).
4. Завершение: благодаря собственной ГТФ-азной активности α-субъединица расщепляет ГТФ обратно до ГДФ. Система возвращается в исходное состояние покоя.

Аденилатциклазная система (Gs и Gi белки)

Самый изученный механизм передачи сигнала связан с мембраносвязанным ферментом аденилатциклазой. Активный G-белок заставляет этот фермент гидролизовать АТФ с образованием вторичного мессенджера — цАМФ (циклического аденозинмонофосфата). Этот мессенджер активирует специфические цАМФ-зависимые протеинкиназы, которые фосфорилируют клеточные белки, меняя их функции.

Конечный эффект зависит от типа G-белка:

• Gs-белки стимулируют работу аденилатциклазы. Пример — активация β1-адренорецепторов миокарда симпатической нервной системой. Уровень цАМФ растет, протеинкиназы фосфорилируют кальциевые каналы, кальций активнее входит в клетку. Итог: повышение автоматизма синусного узла и учащение ЧСС.
• Gi-белки ингибируют аденилатциклазу. Через них действуют М2-холинорецепторы (влияние парасимпатической системы). Уровень цАМФ падает, что приводит к урежению сердечных сокращений.

Инозитолфосфатный путь (Gq белки)

Другой сценарий реализуется через Gq-белки, активирующие фермент фосфолипазу С. Этот путь работает, например, при стимуляции α1-адренорецепторов в гладких мышцах сосудов.

Биохимический каскад:

1. Фосфолипаза С гидролизует мембранный фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат.
2. Синтезируется гидрофильный вторичный мессенджер — инозитол-1,4,5-трифосфат (IP3).
3. IP3 открывает кальциевые каналы саркоплазматического ретикулума.
4. Ионы Ca²⁺ массово выходят в цитоплазму и образуют комплекс с белком кальмодулином.
5. Комплекс «Ca²⁺-кальмодулин» активирует киназу легких цепей миозина.
6. Миозин фосфорилируется, облегчается его контакт с актином — происходит сокращение сосуда.

Феномен амплификации

Ключевое свойство рецепторов, сопряженных с G-белками — многократное усиление, или амплификация, первичного сигнала. Один активированный рецептор может запустить несколько G-белков, а каждый из них заставляет ферменты синтезировать сотни молекул вторичных мессенджеров.

Это самый распространенный класс рецепторов в организме. К ним относятся дофаминовые, гистаминовые, опиоидные, некоторые серотониновые рецепторы, а также сенсоры большинства пептидных гормонов.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Механизм фосфорилирования клеточных белков цАМФ-зависимыми протеинкиназами.
• Роль комплекса «Ca²⁺-кальмодулин» в физиологии гладких мышц.
• Фармакологические эффекты блокаторов α1- и β1-адренорецепторов.
• Разнообразие и функции опиоидных рецепторов.

Другие темы раздела «Общие вопросы фармакологии»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.