أنواع المستقبلات Receptors
عادة، المستقبلات هي بروتينات سكرية موجودة في أغشية الخلايا، والتي تتعرف وتربط بشكل محدد بالأربطة. هذه الجزيئات الصغيرة، بما في ذلك الأدوية، قادرة على الارتباط ببروتين المستقبل وتحفز سلسلة من التفاعلات البيوكيميائية داخل الخلية، وتبدأ هذه التفاعلات بتغيير تراكمي في بروتين المستقبل، مما يؤدي إلى “تحويل الإشار .
ما المقصود بالمستقبلات
في مجال الكيمياء الحيوية والصيدلانية، تكون المستقبلات تركيبات كيميائية تتألف من البروتينات، والتي تستقبل الإشارات وتحولها لتكوين أنظمة بيولوجية. وعادة ما تكون هذه الإشارات عبارة عن مرسلات كيميائية تتصل بالمستقبل وتسبب استجابة خلوية أو نسيجية، مثل تغيير في النشاط الكهربائي للخلية .
تقوم المستقبلات بتحفيز نمو الخلايا والانقسام وتسهم أيضًا في السيطرة على قنوات الغشاء وتنظيم ربط الخلية؛ وتلعب المستقبلات دورًا هامًا في نقل الإشارة والمعالجة المناعية والاستجابات المناعية .
امثلة على المستقبلات
استجابة الأنسولين
الأنسولين هو هرمون مهم جدًا يساعد في تنظيم نسبة الجلوكوز في الدم، والجلوكوز هو المصدر الرئيسي للطاقة في الخلايا، ولكنه يحتاج إلى جزيء نقل خاص يُدعى “جلوت 4” ليتمكن من دخول الخلية، كما هو موضح في الصورة أدناه .
بزيادة مستويات الجلوكوز في الدم، تشعر المستقبلات الخاصة في البنكرياس بهذا التغير، وتبدأ في إنتاج وإفراز الأنسولين في الدورة الدموية. تحتوي معظم خلايا الجسم على بروتينات مستقبلات الأنسولين، وعندما تتفاعل هذه البروتينات مع الأنسولين، فإنها ترتبط بمكان ارتباط الليجند على بروتين المستقبل. ينتج عن ذلك تغير في البروتين، وهذا التغير في المستقبل يؤدي إلى سلسلة من التفاعلات الأخرى التي تنشأ نتيجة لارتباط البروتينات .
تخلق هذه البروتينات جزيء رسول يؤثر على حركة “الجلوات 4” إلى غشاء الخلية ؛ وأثناء وجود الأنسولين ، يحدث هذا بسرعة ، حيث تندمج الحويصلات التي تحمل “الجلوتين 4” في الغشاء وتربط الجلوكوز وتنقله إلى الخلية وعندما يختفي الأنسولين ، فإن هذا يوقف إنتاج الأنسولين ويوقف امتصاص الجلوكوز .
لا يقتصر الأمر على بروتين مستقبلات الأنسولين فحسب، بل يشمل أيضًا عددًا من المستقبلات الأخرى المستخدمة في التفاعلات المرتبطة بالخلايا الأخرى، ويمكن أن يصبح دور المستقبلات معقدًا للغاية .
طرق عمل المستقبلات
هناك ثلاث طرق رئيسية لتصنيف عمل المستقبل وهي :
- ترحيل الإشارة .
- التضخيم .
- التكامل .
يرسل التتابع الإشارة إلى الأمام ، ويزيد التضخيم من تأثير ليجند (ligand) واحد ، ويسمح التكامل بدمج الإشارة في مسار كيميائي حيوي آخر وبهذا المعنى ، فإن المستقبل هو جزيء بروتيني يتعرف على الإشارات الكيميائية الداخلية ويستجيب لها، على سبيل المثال ، يتعرف مستقبل “أستيل كولين” ويستجيب له الليجند الداخلي الخاص به، “أستيل كولين” .
ومع ذلك، في بعض الأحيان في علم الصيدلة، يستخدم المصطلح أيضًا ليشمل البروتينات الأخرى التي تستهدفها الأدوية، مثل الإنزيمات والناقلات وقنوات الأيونات .
تصنيف بروتينات المستقبلات
يمكن تصنيف مستقبلات البروتين حسب موقعها، وتشمل كلاً من:
- يتم تفعيل مستقبلات الغشاء عن طريق مستقبلات الهرمون المرتبطة بالقناة الأيونية .
- مستقبلات الهرمونات المرتبطة بالبروتين G .
- مستقبلات الهرمونات المرتبطة بالإنزيم .
المستقبلات داخل الخلايا هي تلك الموجودة داخل الخلية ، وتشمل :”مستقبلات السيتوبلازمية” و”المستقبلات النووية”؛والجزيء الذي يرتبط بمستقبل يعرف باسم”ليجند” ، ويمكن أن يكون بروتينًا أو ببتيدًا (بروتين قصير) ، أو جزيئًا صغيرًا آخر مثل ناقل عصبي أو هرمون أو دواء صيدلاني أو توكسين أو أيون الكالسيوم ، أو أجزاء من خارج الفيروس أو ميكرو ب.
يشار إلى جزيء معين داخليًا لمستقبل معين باسم “ليجند” الداخلي الذاتي الخاص به ؛ على سبيل المثال إن المركب الداخلي لمستقبلات “أستيل النيكوتين” هو “الأستيل كولين”، ولكن يمكن أيضًا تنشيط المستقبل بواسطة النيكوتين وحجبه بالكورار (curare) ؛ ترتبط المستقبلات من نوع معين بمسارات بيوكيميائية خلوية محددة تتوافق مع الإشارة ، وفي حين أن العديد من المستقبلات توجد في معظم الخلايا ، فإن كل مستقبل لا يرتبط إلا بروابط من بنية معينة .
تمت مقارنة هذا بطريقة مماثلة لكيفية قبول الأقفال للمفاتيح ذات الأشكال المحددة فقط، حيث تم اكتشاف أنه عندما يرتبط الليجاند بمستقبل المناظر، فإنه ينشط أو يمنع المسار البيوكيميائي المرتبط بالمستقبل .
أنواع المستقبلات
هياكل المستقبلات متنوعة للغاية ، وتشمل الفئات الرئيسية التالية :
القنوات الأيونية ذات البوابات Ligand
(المستقبلات الأيونية)
هذه المستقبلات هي عادةً أهداف الناقلات العصبية السريعة مثل أستيل كولين (نيكوتينيك) و GABA ؛ ويؤدي تنشيط هذه المستقبلات إلى تغيرات في حركة الأيونات عبر الغشاء ، كما أن لديهم بنية غير متجانسة من حيث أن كل وحدة فرعية تتكون من مجال ربط ليجند خارج الخلية ومجال عبر الغشاء يتضمن أربعة حلزونات ألفا عبر الغشاء ؛ كما توجد تجاويف ربط ليجند عند الواجهة بين الوحدات الفرعية .
مستقبلات G المقترنة بالبروتين
(مستقبلات التمثيل الغذائي)
هذه هي أكبر عائلة من المستقبلات، وتحتوي على مستقبلات لعدة هرمونات وأجهزة إرسال بطيئة مثل الدوبامين والغلوتامات الأيضية. تتكون من سبع حلزونات ألفا عبر الغشاء، وتشكل الحلقات الرابطة بين حلزون ألفا ونطاقات داخل الخلية وخارجها. عادة، يتم توضع موقع ارتباط الببتيد الأكبر خارج الخلية، بينما يتم توضيع موقع ارتباط ليجند غير الببتيد الأصغر بين اللوالب السبعة ألف وحلقة واحدة خارج الخلية .
بالإضافة إلى ذلك، تترابط المستقبلات المذكورة أعلاه مع أنظمة مستجيبات خلوية مختلفة عبر البروتينات G .
المستقبلات المرتبطة بالكيناز والمستقبلات ذات الصلة
تتكون المستقبلات الخلوية من مجال خارج الخلية يحتوي على موقع ربط الليجند ومجال داخل الخلايا، وعادة ما تكون مرتبطة بوظيفة إنزيمية، ومتصلة عبر الغشاء بواسطة حلزون ألفا واحد؛ وتعد مستقبلات الأنسولين مثالاً على ذلك.
المستقبلات النووية
على الرغم من أنها تسمى المستقبلات النووية، فإنها في الواقع موجودة في السيتوبلازم وتهاجر إلى النواة بعد الاتصال بالرباطات. تتألف منطقة الربط بالليجاند C-terminal ومنطقة ربط الحمض النووي الأساسية (DBD) ومنطقة طرفية N التي تحتوي على منطقة AF1 (وظيفة التنشيط 1) .
تحتوي المنطقة الأساسية على إصبعين من الزنك المسؤولين عن التعرف على تسلسلات الحمض النووي الخاصة بهذا المستقبل ؛ ويتفاعل الطرف N مع عوامل النسخ الخلوية الأخرى بطريقة مستقلة عن الليجند ؛ واعتمادًا على هذه التفاعلات ، يمكنه تعديل ارتباط / نشاط المستقبل ؛ وتعد مستقبلات الستيرويد هرمون الغدة الدرقية هي أمثلة على هذا النوع من المستقبلات .
طرق عزل مستقبلات الأغشية
يمكن عزل مستقبلات الأغشية من غشاء الخلايا باستخدام طرق استخلاص معقدة تشمل استخدام المذيبات والمنظفات، والتي تعمل على فصل مستقبلات الأغشية بسهولة عن غشاء الخلايا .
كما يمكن دراسة تراكيب وأعمال المستقبلات باستخدام طرق فيزيائية حيوية تسهل متابعتها مثل التصوير البلورات بالأشعة السينية ، والرنين المغناطيسي النووي وازدواج دائري قياس التداخل الاستقطابي المزدوج ؛ بالإضافة إلى ذلك يتم استخدام المحاكاة الحاسوبية السلوك الديناميكي للمستقبلات لفهم آليات عملها .