Рецепторные белки

РЕЦЕПТОРНЫЕ БЕЛКИ, молекулы или мол. комплексы клетки, способные специфически связывать др. молекулы, несущие внешние для клетки регуляторные сигналы (напр., гормоны, нейромедиаторы), или реагировать на физ. факторы (напр., свет); благодаря конформац. изменениям, инду-цируемыми этими сигналами, рецепторные белки запускают определенные каскадные биохим. процессы в клетке, в результате чего реализуется ее физиол. ответ на внеш. сигнал.

Большинство рецепторных белков локализовано в плазматич. мембране и представляет собой пронизывающие мембрану глико-протеины. Они взаимод. с белковыми или пептидными гормонами, а также с низкомол. биорегуляторами, напр. с простагландинами, аминокислотами. Рецептор света—родопсин- локализован в мембранных структурах сетчатки глаза. Внутриклеточные рецепторные белки обычно локализованы в ядре и взаимод. со стероидными гормонами и гормонами щитовидной железы (производными тирозина).

Известно неск. механизмов, по к-рым активированные рецепторные белки запускают биохим. процессы в клетке. Напр., при взаимод. ацетилхолина с никотиновым холинорецептором (чувствителен не только к ацетилхолину, но также и к никотину), локализованным в постсинаптич. мембране, открывается Na-канал. Увеличение внутриклеточного содержания Na⁺ приводит к деполяризации мембраны, что обусловливает передачу нервного импульса.

Др. группа мембранных рецепторных белков сопряжена с мембрано-связанными регуляторными ферментами, в частности с аденилатциклазой, гуанилатциклазой, фосфолипазой С. К рецепторным белкам, активирующим аденилатциклазу, относят, напр., b-адренергич. рецепторы (см. Адреноблокирующие средства, Адреномиметические средства), рецепторы глюкагона, тирео-тропного гормона; к рецепторным белкам, ингибирующим этот фермент,-a₂-адренергич. рецепторы, нек-рые опиатные рецепторы (см. Опиоидные пептиды), рецепторы соматостатина; один из рецепторных белков, активирующих фосфолипазу С,-a₁-адренергич. рецептор.

Сопряжение рецепторных белков со всеми указанными ферментами осуществляется через регуляторные белки (т. наз. G-белки), к-рые способны связывать гуапозинтрифосфат (ГТФ) и гидролизо-вать его до гуанозиндифосфата. Рецепторный белок, активированный биорегулятором, взаимод. со специфич. G-белком и индуцирует связывание с ним ГТФ. G-белок в комплексе с ГТФ представляет собой активную форму этого белка, к-рая способна взаимод. с одним из эффекторных ферментов (напр., с аденилатциклазой), аллостерически влияя (помимо активного центра фермента) на его активность. При гидролизе ГТФ с участием G-белка последний переходит в неактивную форму и стимулирующий сигнал затухает. G-Белки, по-видимому, участвуют в преобразовании сигнала, поступающего от большинства мембранных рецепторных белков. В частности, сигнал от засвеченного родопсина передается на исполнит. фермент (фосфодиэстеразу циклич. гуанозинмонофосфата) специфичным для зрительной клетки G-белком-трансдуцином.

Представители мембранных рецепторных белков, обладающие собств. ферментативной активностью,-рецепторы инсулина и разл. факторов роста. Эти рецепторные белки-протеинкиназы (регулируют активность разл. белков путем их фосфорилирования), фосфорилирующие белки по остаткам тирозина. Специфич. гормоны стимулируют протеинкиназную активность и ауто-фосфорилирование молекул рецепторов, что необходимо для преобразования ими регуляторных сигналов.

Внутриклеточные рецепторные белки активируются гормонами, относительно легко проникающими через клеточную мембрану. Активированные рецепторные белки регулируют процессы транскрипции.

Рецепторные белки могут состоять из одной или неск. полипептидных цепей, ассоциированных благодаря невалентным взаимод. или сшитых дисульфидными связями. Никотиновый холино-рецептор из электрич. органа электрич. ската Torpedo cali-fornica состоит из пяти полипептидных цепей четырех типов (a₂, b, g, d). Все его цепи гликозилированы и имеют мол. м. от 40 тыс. до 68 тыс. В последовательности аминокислотных остатков всех цепей выявлены длинные участки взаимной гомологии. Субъединицы холинорецептора образуют пронизывающую мембрану розетку.

b-Адренергич. рецепторы-это гликопротеины с мол. м. ок. 60 тыс. Полипептидная цепь b-адренергич. рецептора млекопитающих состоит из 416 аминокислотных остатков и семь раз пронизывает мембрану. Лиганд-связывающий домен такого рецептора локализован на внешней, а домен, связывающий G-белок,-на внутр. стороне мембраны. Этот рецептор имеет гомологичные участки с родопсином, молекула к-рого также семь раз пронизывает мембрану.

Рецептор инсулина состоит из четырех полипептидных цепей двух типов и имеет ф-лу a₂b₂; полипептидные цепи сшиты дисульфидными связями. Предшественник рецептора инсулина-полипептидная цепь, включающая последовательности a- и b-цепей и распадающаяся на две части при созревании (процессинге). В молекуле рецептора инсулина встречаются последовательности, гомологичные последовательностям рецепторов факторов роста.

Рецепторы стероидных гормонов представляют собой полипептиды с мол. м. 50-80 тыс. В их структуре можно выделить домен, богатый остатками цистеина и основных аминокислот и ответственный за связывание с ДНК, и гидрофобный домен, ответственный за связывание стероидного гормона. Рецепторы половых стероидных гормонов гомологичны рецепторам глюкокортикоидод.

Практически все рецепторные белки, а также G-белки обнаруживают структурное сходство с онкобелками (белками, кодируемыми генами, обусловливающими превращ. нормальных клеток эукариот в злокачественные). Последние индуцируют в клетках биохим. процессы, аналогичные тем, что индуцируют рецепторные белки, однако регуляция внеш. факторами процессов, индуцируемых онкобелками, нарушена.

Впервые термин "рецепторная субстанция" предложен Дж. Лэнгли в 1906 для обозначения компонентов мышечной клетки, за к-рые конкурируют никотин и кураре, блокирующие передачу сигнала от нервного окончания к мышце. До нач. 60-х гг. практически всю информацию о рецепторных белках получали из анализа дозовых зависимостей действия гормональных в-в и их синтетич. или прир. аналогов на клетки-мишени. Значит. прогресс в изучении физ.-хим. св-в рецепторных белков обусловлен развитием в 50-60-х гг. техники радиолигандного анализа, т.е. анализа взаимод. с рецепторными белками меченных радиоактивными изотопами гормонов и их аналогов.

О рецепторных белках в иммунной системе см. в ст. Иммуноглобулины.

Лит.: Ткачук В. А., Введение в молекулярную эндокринологию, М., 1983; Розен В. Б., Основы эндокринологии, 2 изд., М., 1984; Воейков В. Л., Сопряжение рецепторов гормонов и нейромедиаторов с аденилатциклазой, в сб.: Итоги науки и техники, сер. Биоорганическая химия, т. 2, М., 1984; Овчинников Ю. А., Биоорганическая химия, М., 1987, с. 239-45, 628-31.

В. Л. Воейков.