Войти
Рецептор гормона является рецептор молекулой, которая связывается со специфическим гормоном. Рецепторы гормонов - это широкое семейство белков, состоящее из рецепторов тироидных и стероидных гормонов, ретиноидов и витамина D, а также множества других рецепторов различных лигандов, таких как жирные кислоты и простагландины. Есть два основных класса рецепторов гормонов. Рецепторы пептидных гормонов обычно представляют собой рецепторы клеточной поверхности, встроенные в плазматическую мембрану клеток, и поэтому их называют трансмембранными рецепторами. Примером этого является инсулин. Рецепторы стероидных гормонов обычно находятся в цитоплазме и называются внутриклеточными или ядерными рецепторами, такими как тестостерон. После связывания гормона рецептор может инициировать множественные сигнальные пути, что в конечном итоге приводит к изменениям в поведении клеток-мишеней.
Гормональная терапия и рецепторы гормонов играют очень большую роль в лечении рака груди (терапия не ограничивается только раком груди). Воздействуя на гормоны, рост клеток может изменяться вместе с их функцией. Эти гормоны могут привести к тому, что рак не выживает в организме человека.
Сигнальная молекула связывается со своим рецептором гормона, вызывая конформационное изменение рецептора, чтобы начать сигнальный каскад, который вызывает клеточный ответ. Белки рецепторов гормонов связываются с гормоном в результате накопления слабых взаимодействий. Из-за относительно большого размера ферментов и рецепторов большая площадь поверхности обеспечивает основу для этих слабых взаимодействий. Это связывание на самом деле очень специфично из-за комплементарности этих взаимодействий между полярными, неполярными, заряженными, нейтральными, гидрофильными или гидрофобными остатками. При связывании рецептор часто претерпевает конформационные изменения и может дополнительно связываться с сигнальными лигандами, чтобы активировать сигнальный путь. Из-за этих высокоспецифичных и высокоаффинных взаимодействий между гормонами и их рецепторами очень низкие концентрации гормона могут вызывать значительный клеточный ответ. Рецепторы могут иметь различную структуру в зависимости от функции гормона и структуры его лиганда. Следовательно, связывание гормона с его рецептором представляет собой сложный процесс, который может опосредоваться совместным связыванием, обратимыми и необратимыми взаимодействиями и множественными сайтами связывания.
Присутствие гормона или нескольких гормонов вызывает реакцию рецептора, которая запускает каскад передачи сигналов. Рецептор гормона взаимодействует с различными молекулами, вызывая различные изменения, такие как увеличение или уменьшение источников питательных веществ, рост и другие метаболические функции. Эти сигнальные пути представляют собой сложные механизмы, опосредованные петлями обратной связи, в которых разные сигналы активируют и подавляют другие сигналы. Если сигнальный путь заканчивается увеличением производства питательного вещества, это питательное вещество является сигналом, возвращаемым рецептору, который действует как конкурентный ингибитор, предотвращая дальнейшее производство. Сигнальные пути регулируют клетки посредством активации или инактивации экспрессии генов, транспорта метаболитов и контроля ферментативной активности для управления ростом и функциями метаболизма.
Внутриклеточные и ядерные рецепторы - это прямой способ реакции клетки на внутренние изменения и сигналы. Внутриклеточные рецепторы активируются гидрофобными лигандами, которые проходят через клеточную мембрану. Все ядерные рецепторы очень похожи по структуре и обладают внутренней транскрипционной активностью. Внутренняя транскрипция включает три следующих домена: активирующий транскрипцию, ДНК-связывающий и лиганд-связывающий. Эти домены и лиганды гидрофобны и могут перемещаться через мембрану. Движение макромолекул и молекул лиганда в клетку позволяет сложной транспортной системе передачи внутриклеточного сигнала через различные клеточные среды до тех пор, пока не активируется ответ. Ядерные рецепторы - это особый класс внутриклеточных рецепторов, которые специально помогают клетке экспрессировать определенные гены. Ядерные рецепторы часто связываются непосредственно с ДНК, воздействуя на определенные последовательности ДНК, чтобы экспрессировать или подавлять транскрипцию близлежащих генов.
Внеклеточная среда способна вызывать изменения внутри клетки. Гормоны или другие внеклеточные сигналы способны вызывать изменения внутри клетки путем связывания с мембраносвязанными рецепторами. Это взаимодействие позволяет рецептору гормона производить вторичных мессенджеров внутри клетки, чтобы способствовать ответу. Вторые мессенджеры также могут быть отправлены для взаимодействия с внутриклеточными рецепторами, чтобы войти в сложную систему передачи сигналов, которая в конечном итоге изменяет клеточную функцию.
Мембранные рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), представляют собой основной класс трансмембранных рецепторов. Характеристики G-белков включают связывание GDP / GTP, гидролиз GTP и обмен гуанозиновых нуклеотидов. Когда лиганд связывается с GPCR, рецептор меняет конформацию, что заставляет внутриклеточные петли между различными мембранными доменами рецептора взаимодействовать с G-белками. Это взаимодействие вызывает обмен GDP на GTP, что вызывает структурные изменения в альфа-субъединице G-белка. Изменения прерывают взаимодействие альфа-субъединицы с бета-гамма-комплексом, что приводит к образованию одной альфа-субъединицы со связанным GTP и бета-гамма-димером. Мономер GTP-alpha взаимодействует с множеством клеточных мишеней. Бета-гамма-димер также может стимулировать ферменты внутри клеток, например, аденилатциклазу, но у него не так много мишеней, как у комплекса GTP-альфа.
Рецепторы гормонов могут действовать как факторы транскрипции, напрямую взаимодействуя с ДНК или взаимодействуя с сигнальными путями. Этот процесс опосредуется ко-регуляторами. В отсутствие лиганда рецепторные молекулы связывают корепрессоры, подавляя экспрессию генов, уплотняя хроматин посредством гистондеацетилатазы. Когда присутствует лиганд, ядерные рецепторы претерпевают конформационные изменения, чтобы задействовать различные коактиваторы. Эти молекулы работают, чтобы реконструировать хроматин. Рецепторы гормонов имеют высокоспецифичные мотивы, которые могут взаимодействовать с комплексами корегуляторов. Это механизм, с помощью которого рецепторы могут индуцировать регуляцию экспрессии генов в зависимости как от внеклеточной среды, так и от непосредственного клеточного состава. Стероидные гормоны и их регуляция рецепторами являются наиболее мощными молекулярными взаимодействиями, способствующими экспрессии генов.
Проблемы со связыванием ядерных рецепторов в результате нехватки лиганда или рецепторов могут иметь серьезные последствия для клетки. Зависимость от лиганда является наиболее важной частью способности регулировать экспрессию генов, поэтому отсутствие лиганда резко влияет на этот процесс. Например, дефицит эстрогена является причиной остеопороза, а невозможность пройти надлежащий сигнальный каскад препятствует росту и укреплению костей. Дефицит путей, опосредованных ядерными рецепторами, играет ключевую роль в развитии таких заболеваний, как остеопороз.
Водорастворимые гормоны включают гликопротеины, катехоламины и пептидные гормоны, состоящие из полипептидов, например тиреотропный гормон, фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон и инсулин. Эти молекулы не растворимы в липидах и поэтому не могут диффундировать через клеточные мембраны. Следовательно, рецепторы пептидных гормонов расположены на плазматической мембране, потому что они связаны с рецепторным белком, расположенным на плазматической мембране.
Водорастворимые гормоны происходят из аминокислот и хранятся в эндокринных клетках до тех пор, пока они не потребуются.
Основными двумя типами рецепторов гормонов трансмембранного рецептора являются рецепторы, связанные с G-белком, и рецепторы, связанные с ферментом. Эти рецепторы обычно функционируют через внутриклеточные вторичные мессенджеры, включая циклический АМФ (цАМФ), циклический GMP (цГМФ), инозитол-1,4,5-трифосфат ( IP3 ) и систему кальций (Ca 2+) - кальмодулин.
Мультфильм представление рецептора человеческого гормона эстрогена DBD. ДНК = оранжевый и синий. DBD рецептора эстрогена = белый. Атомы цинка = зеленый цвет. Рецепторы стероидных гормонов и родственные рецепторы обычно представляют собой растворимые белки, которые функционируют посредством активации генов. Жирорастворимые гормоны нацелены на определенные последовательности ДНК, диффундируя в клетку. Когда они проникли в клетку, они связываются с рецепторами (внутриклеточными) и мигрируют в ядро. Их элементы ответа представляют собой последовательности ДНК (промоторы), которые связаны комплексом стероида, связанного с его рецептором. Сами рецепторы представляют собой белки типа « цинковые пальцы». Эти рецепторы включают рецепторы для глюкокортикоидов ( рецепторы глюкокортикоидов ), эстрогенов ( рецепторы эстрогенов ), андрогены ( рецепторы андрогенов ), гормона щитовидной железы (T3) ( рецепторы гормонов щитовидной железы ), кальцитриола (активная форма витамина D ) ( рецепторы кальцитриола ) и ретиноиды ( витамин А ) ( рецепторы ретиноидов ). Рецепторно-белковые взаимодействия вызывают поглощение и разрушение соответствующих гормонов, чтобы регулировать их концентрацию в организме. Это особенно важно для стероидных гормонов, потому что многие системы организма полностью зависят от стероидов.
Для некоторых из этих классов у любого данного вида (такого как, например, люди) существует одна молекула, кодируемая одним геном; в других случаях в классе несколько молекул.
