عادةً ما تكون المستقبلات عبارة عن بروتينات سكرية موجودة في أغشية الخلايا والتي تتعرف على وجه التحديد وتربطها بالأربطة ؛ هذه الجزيئات الصغيرة (بما في ذلك الأدوية) قادرة على “ربط” نفسها ببروتين المستقبل ، ويبدأ هذا الارتباط بتغيير تراكمي في بروتين المستقبل يؤدي إلى سلسلة من التفاعلات البيوكيميائية داخل الخلية (“تحويل الإشارة”) .
ما المقصود بالمستقبلات
في الكيمياء الحيوية والصيدلة ، تكون المستقبلات عبارة عن تركيبات كيميائية تتكون من البروتين ، والتي تستقبل وتحول الإشارات التي يمكن دمجها في الأنظمة البيولوجية ؛ عادةً ما تكون هذه الإشارات مرسال كيميائي يرتبط بالمستقبل ويسبب شكلاً من أشكال الاستجابة الخلوية / والنسيجية على سبيل المثال: تغير في النشاط الكهربائي للخلية .
يمكن للمستقبلات أن تحفز نمو الخلايا والانقسام كذلك السيطرة على قنوات الغشاء أو تنظيم ربط الخلية ؛ وتلعب المستقبلات دورًا مهمًا في نقل الإشارة والمعالجة المناعية والاستجابات المناعية .
امثلة على المستقبلات
استجابة الأنسولين
الأنسولين هو هرمون مهم للغاية يساعد على تنظيم كمية الجلوكوز في الدم ؛ والجلوكوز هو الوقود الرئيسي لخلايا ، لكنه يحتاج إلى جزيء نقل خاص “جلوت 4” ، لمساعدته على دخول الخلية ؛ لاحظ الصورة أدناه .
مع زيادة مستويات الجلوكوز في الدم ، تشعر المستقبلات الخاصة في البنكرياس بذلك ، وتبدأ في إنتاج وإطلاق الأنسولين في مجرى الدم ؛ تحتوي جميع خلايا الجسم تقريبًا على بروتينات مستقبلات الأنسولين ، وعندما تتلامس بروتينات المستقبلات هذه مع الأنسولين ، فإنها ترتبط بمكان ارتباط الليجند على بروتين المستقبل ؛ هذا يتسبب في تغير في البروتين ؛ وهذا التغيير في المستقبل يؤدي إلى سلسلة من التفاعلات الأخرى الناتجة عن البروتينات المرتبطة .
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 أيضًا عدد من المستقبلات الأخرى المستخدمة في التفاعلات المرتبطة والخلايا الأخرى وكما هو واضح، يمكن أن يصبح دور المستقبل 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 لتضمين البروتينات الأخرى التي تستهدف الأدوية ، مثل الإنزيمات والناقلات وقنوات الأيونات .
تصنيف بروتينات المستقبلات
يمكن تصنيف بروتينات المستقبلات حسب موقعها ، والتي تشتمل كلاً من :
- مستقبلات الغشاء عبر 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 .
قد تم مقارنة هذا بطريقة مماثلة لكيفية قبول الأقفال للمفاتيح ذات الأشكال المحددة فقط ، فوجد أنه عندما يرتبط الليجند بمستقبل مناظر ، 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 وتتضمن مستقبلات لعدة هرمونات وأجهزة إرسال بطيئة مثل الدوبامين ، و الغلوتامات الأيضية ؛ وهي تتكون من سبع حلزونات ألفا عبر الغشاء،وتشكل الحلقات التي تربط حلزون ألفا نطاقات خارج الخلية وداخل الخلايا ؛ كما أنه عادةً ما يقع موقع الارتباطليجند الببتيد الأكبر في المجال خارج الخلية ، بينما غالبًا ما يقع موقع الربط ليجند غير الببتيد الأصغر بين اللوالب السبعة ألف وحلقة واحدة خارج الخلية .
بالإضافة إلى ذلك تقترن المستقبلات المذكورة أعلاه بأنظمة مستجيبات خلوية مختلفة عبر بروتينات G .
المستقبلات المرتبطة بالكيناز والمستقبلات ذات الصلة
وهي تتكون من مجال خارج الخلية يحتوي على موقع ربط الليجند ومجال داخل الخلايا ، غالبًا مع وظيفة إنزيمية ، مرتبطة بواسطة حلزون ألفا واحد عبر الغشاء ؛ وتعد مستقبلات الأنسولين مثال على ذلك.
المستقبلات النووية
في حين أنها تسمى المستقبلات النووية ، إلا أنها موجودة في الواقع في السيتوبلازم وتهاجر إلى النواة بعد الارتباط برباطات ؛ وهي تتكون من C-terminal ligand-binding region ، ومجال ربط DNA الأساسي (DBD) ومجال طرفية N يحتوي 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 أغشية الخلايا عن طريق إجراء طرق الاستخلاص المعقدة باستخدام المذيبات والمنظفات التي تعمل على فصل مستقبلات الأغشية بسهولة من الأغشية الخاصة بالخلايا .
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 .
