<<
>>

11.1. РЕЦЕПТОРЫ

Главную роль по важности в медицине отводят рецепторам, и это не случайно, так как среди биологических мишеней действия лекарств они представлены наиболее широко.

Рецепторы структурно подразделяют на два вида [86]. Лиотропные рецепторы — это белки, которые состоят из нескольких отдельных субъединиц и образуют ионный канал. В этих рецепторах связывания медиаторов вызывает быстрые кон- формационные изменения и дальнейшее открытие ионных каналов, что приводит к трансмембранному потоку проникающих ионов вследствие электрохимического градиента.

Ионный поток постепенно уменьшается благодаря процессу диссоциации медиатора, а также в результате десенситизации рецепторов. Основными тормозными ионотропными рецепторами являются ГАМКд-рецепторы и рецепторы глицина, действие которых опосредуется прохождением ионов хлора.

Второй группой рецепторов являются метаботропные рецепторы, которые состоят из одного полипептида и оказывают влияние благодаря модуляции внутриклеточных процессов. Конформационные изменения, вызванные медиатором в метаботропных рецепторах, приводят к активации рецептором ГТФ-связывающих белков (G-белков) и дальнейшему влиянию на внутриклеточную концентрацию таких вторичных посредников, как циклический аденозин-3',5'-монофосфат (цАМФ), инозитол трифосфат, арахидоновая кислота и ионы Са2+. Вследствие ряда ферментативных стадий метаботропные ответы развиваются медленно и имеют длинную продолжительность (от нескольких секунд до часа и дольше). Десенситизация метаботропных ответов происходит благодаря ковалентным модификациям рецепторов (например, путем фосфорилирования) или вследствие обратимого (секвестрация), или необратимого удаления рецепторов из плазматической мембраны. Количество рецепторов, которые попадают под определение метаботропных, сегодня достигает более 250.

На примере ГАМКд-рецепторов рассмотрим особенности структуры и функции ионотропных рецепторов.

Ряд работ [508—510] по молекулярному клонированию показали, что ГАМКд-рецептор это гетероолигомерный гликопротеин (200-400 кД), состоящий из субъединиц семи типов (а, Р, у, 5, є, я и 0) [26—30]. По крайней мере три типа субъединиц разделяются еще на подтипы (а 1—6), (Р 1—3), (у 1—3). Каждая субъединица состоит из четырех трансмембранных доменов (ТМ1-ТМ4), соединенных между собой пептидными связями (рис. 11.1,6). Амфифильний домен ТМ2 выстилает стенки ионного канала, проницаемого для ионов СГ. Селективность к ионам СГ и некоторым другим анионам (в частности, НСО3-) обусловлена наличием положительно заряженных аминокислот возле устья канала. Большинство ГАМКд-рецепторов есть, вероятно, пентамерная комбинация ефу или сф6 субъединиц, например, сцафгРзУг- Считается, что ГАМК связывается с местами, расположенными на границе а- и р-субъединиц. Подтип последних существенным образом влияет на характеристики ответов, вызванных медиатором. Например, наиболее чувствительными к ГАМК являются ГАМКд-рецепторы, которые содержат сц субъединицу (ЕС50< 1 мкМ), а наименее чувствительными являются рецепторы, которые имеют а3-субъедини- цу (ЕС50>6 мкМ) [31].

Экспрессия а-субъединицы обусловливает наличие максимального по проводимости состояния каналов ГАМКд-рецепто- ров (30 пС), в то же время при ее отсутствии проводимость не бывает больше 10—20 пС. Подтип а- и у-субъединиц влияет

Ворота

а)

Рис.

11.1. Гипотетическая модель макромолекулярного комплекса ГАМКд— рецептор—ионный канал: а — схематический вид рецептор-канального комплекса; б — структура отдельной субъединицы; в — схема расположений субъединиц в пентамере

б)

также на характер модуляции ГАМКд-рецепторов бенздиазепи- нами и Р-карболинами [511, 512]. Функции большинства менее распространенных субъединиц подробно не изучены. В разных областях ЦНС рецепторы могут иметь строение разного типа

(например, а,, (3,, у2 или а3, Р,, у2) и, таким образом, обладать разными свойствами. Как и у субъединиц н-холинорецептора (с которыми ГАМКд-рецепторы гомологичны на 15—20 %), у субъединиц ГАМКд-рецептора есть четыре трансмембранных домена. Для чувствительности рецепторного комплекса к бенз- диазепинам необходимо наличие у2‘сУбъединицы, что позволяет предположить, что бенздиазепиновый рецептор расположен на этой структуре или рядом.

Для выяснения структуры связывающего центра ГАМК-ре- цептора были применены методы использования фотоаффин- ной метки и мутагенеза. Первый метод основывался на внедрении метки в очищенные препараты ГАМКд-рецепторов [3Н]-мусцимола с помощью УФ излучения [513], а второй подход состоял в создании рекомбинантных ГАМКд-рецепторов, которые содержали точечные мутации, то есть замены определенных аминокислот [514]. В этих исследованиях выделили Phe 64 а,-субъединицы, а также Туг 157, Thr 160, Thr 202 и Туг 205 Р2-субъединицы и показали, что их замена наиболее отрицательно влияла на активацию ГАМКд-рецепторов ГАМК и мусцимолом (но не пентобарбиталом). Более подробная информация о вторичной структуре центра связывания была получена при использовании анализа доступности замещенного цистеина (метод ДЗЦ) [515]. В этом методе в участке вероятного центра связывания нативные аминокислоты заменяют на цистеин, после чего наблюдают за эффектом (изменением величин ЕС50 для рекомбинантных рецепторов), вызванных реакцией сульфгидрильных групп замещенного цистеина с N-биотиниламиноэтил-метантиосульфонатом (МТСЕА-биоти- ном). Подразумевается, что в случае замены цистеином аминокислоты, то есть составной центра связывания, такой мутантный ГАМКд-рецептор будет иметь более низкие значения ЕС50 по сравнению с нативным рецептором. Так же анализируют скорость реакции рецептора с МТСЕА — биотином с целью выяснения расположения мутантных аминокислот. Поскольку изменения в чувствительности к ГАМК в мутантных рецепторах могут быть вызваны путем модификации процесса открываний канала, что не имеет непосредственного отношения к структуре места связывания, в работе [515] были параллельно проанализированы и изменения чувствительности к конкурентному антагонисту SR-955331. Благодаря методу ДЗЦ было продемонстрировано, что место связывания ГАМК сформировано аминокислотами Phe 64, Arg 66 и Ser 68 а,-субъединицы, a также Ser 204, Туг 205, Arg 207 и Ser 209 Р2-субъединицы. На основании характера и скорости реакции рецептора с МТСЕА — биотином сделано предположение, что ГАМКд-ре- цептор, возможно, представляет собой глубокий желоб, который сужается при открываниях канала.

С метаботропными рецепторами связывается большинство нейромедиаторов, гормонов, других медиаторов и лекарственных средств (табл. 11.2). К этим наиболее распространенным клеточным рецепторам относятся вазопрессиновые, ангиотен- зиновые, а- и Р-адренергические, холинергические, опиатные, дофаминовые, аденозиновые, гистаминовые и многие другие рецепторы. Лекарственные средства, мишенями которых являются вышеперечисленные рецепторы, составляют обширные фармакологические группы. Очевидно, что изучение рецепторов этого типа имеет большое клиническое значение.

Каждый рецептор этого типа представляет собой полипеп- тидную цепь, N-конец которой находится во внеклеточной среде, а С-конец — в цитоплазме. При этом сама цепь рецептора семь раз пронизывает плазматическую мембрану клетки (имеет 7 трансмембранных сегментов). Таким образом, структуру рецептора этого типа можно сравнить с нитью, пронизывающей ткань поочередно то с одной, то с другой стороны, суммарно семь раз. Специфичность того ли иного рецептора зависит не только от аминокислотной последовательности, но и от длины и соотношения «петель», выступающих вне и внутрь клетки.

Рецепторы этого типа находятся в комплексе с мембранными GTP-связывающими белками (G-белками). G-белки состоят из трех субъединиц: а, b и g. При связывании рецептора с лекарственным средством и образовании комплекса лекарство-рецептор в рецепторе происходит конформационное изменение, в результате которого обмен связанного GDP на GTP на G-белке, связанном с рецептором, облегчается.

G-белок активируется на некоторое время, будучи связанным с GTP, и в этом состоянии может отделиться от связи с рецептором, взамен связываясь одной или двумя субъединицами со своими «мишенями», активируя или ингибируя их. Этими мишенями могут быть аденилатциклаза, фосфолипаза С, ионные каналы, цГМФ-фосфодиэстераза. Как правило, активированные ферменты передают и усиливают «сигнал» через системы вторичных посредников.

11.2.

<< | >>
Источник: Головенко М. Я.. Фізико-хімічна фармакологія: Монографія. — Одеса: Астропринт,2004. —720 с.. 2004

Еще по теме 11.1. РЕЦЕПТОРЫ:

  1. II. Кининовые рецепторы и сопряжение рецептор-эффектор X. П. РАНГ (Н.Р. RANG)
  2. Рецепторы клеточной поверхности Иммуноглобулиновые рецепторы
  3. Рецепторы
  4. Афферентные рецепторы
  5. IgE-рецепторы
  6. Дофаминовые рецепторы
  7. Внутриклеточные рецепторы глюкокортикоидов
  8. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЛЕКАРСТВА С РЕЦЕПТОРОМ
  9. Определение числа рецепторов, связанных с лекарством
  10. 2. Взаимодействие лекарственных веществ с рецепторами
  11. Стероидные рецепторы на поверхности клеточной мембраны
  12. Агонисты бензодиазепиновых рецепторов
  13. Активация мембранного рецептора
  14. Гены адренергических рецепторов
  15. Рецепторы Т-клеток для антигена
  16. Антагонисты рецепторов к ангиотензину II
  17. Агонисты серотониновых рецепторов
  18. КОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ КОМПЛЕМЕНТАРНОСТИ ЛИГАНДОВ РЕЦЕПТОРУ
  19. ВИРТУАЛЬНЫЙ СКРИНИНГ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ИЗВЕСТНОЙ СТРУКТУРЕ РЕЦЕПТОРА