Клетки анализируют сигналы
Программа, принимающая крайне ответственное и иногда непоправимое решение - жить или не жить, - должна быть предельно осмотрительной, поэтому клетка старается сделать все, чтобы не ошибиться. Перед вынесением окончательного приговора ( активирование разрушающих клетку ферментов ) сигналы, получаемые извне, подвергаются всестороннему анализу.
Этот анализ начинается уже на уровне первичных сигналов, получаемых клеткой. Так, в ткани, в которой идет интенсивное клеточное деление, обычно находятся разнообразные белковые вещества, называемые факторами роста . Эти факторы стимулируют деление. Их отсутствие является либо указанием на то, что потребность в "молодых" клетках уже удовлетворена, либо серьезным сигналом неблагополучия. Разные факторы роста взаимодействуют с разными рецепторами, и клетка часто ориентируется на информацию, получаемую одновременно с нескольких рецепторов. Анализ этой информации внутри клетки происходит при участии многих белков.
Восприятие клетками внешних сигналов происходит, в основном, благодаря взаимодействию некоторых факторов (стимулов, лигандов, " первичных посредников " ) с определенными рецепторами, расположенными на поверхностной мембране клеток. Несмотря на огромное разнообразие стимулов и рецепторов существует всего несколько универсальных сигнальных систем, передающих информацию различным клеточным органеллам и запускающих определенные физиологические процессы в клетке. Гормоны связываются с рецепторами высокоспецифичным образом и с высокой аффинностью. Связывание гормона с рецептором осуществляется за счет слабых взаимодействий, ионных, ван-дер-ваальсовых и гидрофобных взаимодействий. Специфичность рецептора можно охарактеризовать по его способности распознавать лиганды. Рецептор к инсулину, например, связывает инсулин, но не другие пептидные гормоны.
Способность клеток воспринимать внешние сигналы определяется специальным классом белковых молекул - рецепторами. Рецепторы имеют один или несколько центров связывания сигнальных молекул и проявляют высокое сродство к своим лигандам. Различные клетки живых организмов имеют характерный набор рецепторов в зависимости от выполняемых этими клетками функций. Связываясь с рецептором, внеклеточные химические посредники воздействуют на протекание в клетке - мишени физиологически важных процессов.
Рецепторы - это специальные соединения на поверхности или внутри клеток органа-мишени, которые связывают гормон , доставляемый к его месту действия кровью, и, как следствие такого связывания, индуцируют реакции (или серию реакций ), обеспечивающие конечный эффект гормона.
Гормональные рецепторы являются крупномолекулярными белками, способными нековалентно связывать гормон, и делятся на две группы в зависимости от типа связываемого гормона.
Липофильные гормоны ( стероиды ), легко проходят через клеточную мембрану, связываются с рецептором, локализованном либо в цитоплазме, либо в ядре клетки. В противоположность
Гидрофильные гормоны , не способные проникать внутрь клетки, связываются с рецепторами на поверхности клетки, что обеспечивает запуск передачи сигнала внутри клетки .
Каждый гормон связывается со своим специфическим рецептором.
В одной и той же клетке (и даже в каждой мембране одной клетки) может быть более десятка разных типов рецепторов.
Концентрация рецепторов в клетке крайне низка. В клетках крови число бета-адренергических рецепторов порядка 1000 молекул на клетку.
В настоящее время описаны сотни рецепторов для гормонов, нейромедиаторов, простагландинов, вирусов, бактериальных токсинов, бактерий и простейших организмов.
Большое разнообразие типов и подтипов рецепторов необходимо для обеспечения широкого динамического диапазона физиологических ответов и высокой информационной емкости сигнал-передающих путей ( Schofield et al., 1990 ). Важную роль в обеспечении необходимой гибкости сигнальных путей играет различие в сродстве к лигандам у различных типов рецепторов. Так, например, бета1- и бета2-адренорецепторы, обладая 54% сходством, способны дифференцировать такие лиганды, как адреналин и норадреналин.
Связывание каждого гормона с рецептором - процесс, как правило, независимый от состояния других рецепторов.
Гормоны, близкие по химической структуре, могут связываться с одним и тем же рецептором. (см. примеры: рецептор часто взаимодействует с разными гормонами )
Закономерности связывания с рецепторами всех агонистов оказываются общими. Кинетика связывания гормона с рецептором определяется законом действующих масс. (более подробно см. Ткачук В.А., 1983 )
В большинстве случаев рецепторы являются белками,чаще гликопротеидами. Известны и исключения, так рецептором холерного токсина является моносиалоганглиозид Gm1.
Смотрите также:
