RECEPTORS DE MEMBRANA: FUNCIONS, TIPUS, COM FUNCIONEN - BIOLOGIA - 2025

Els receptors de membrana són un tipus de receptors cel·lulars que se situen en la superfície de la membrana plasmàtica de les cèl·lules, permetent-detectar substàncies químiques que per la seva naturalesa no poden travessar la membrana.

Generalment, els receptors de membrana són proteïnes integrals de membrana especialitzades en la detecció de senyals químics com són les hormones peptídiques, els neurotransmissors i certs factors tròfics; alguns fàrmacs i toxines també poden unir-se a aquest tipus de receptors.

Esquema representatiu d'un receptor de membrana. S'observen els lligands situats a la part exterior de la membrana (1), la interacció lligant-receptor de membrana (2) i (3) els esdeveniments posteriors de senyalització (Font: Wyatt Pyzynski via Wikimedia Commons)

Es classifiquen d'acord amb el tipus de cascada intracel·lular a la qual estan acoblats i que són les que determinen l'efecte final en la cèl·lula corresponent, anomenada cèl·lula diana o cèl·lula blanc.

Així, s'han descrit tres grans grups: els lligats a canals iònics, els lligats a enzims i els lligats a proteïna G. La unió dels lligands als receptors genera un canvi conformacional en el receptor que desencadena una cascada de senyalització intracel·lular en la cèl·lula diana.

Les cadenes de senyalització acoblades als receptors de membrana permeten amplificar els senyals i generar respostes o canvis transitoris o permanents en la cèl·lula diana. Aquests senyals intracel·lulars són cridades en conjunt "sistema de transducció de senyal".

funcions

La funció dels receptors de membrana, i d'altres tipus de receptors en general, és la de permetre la comunicació de les cèl·lules entre si, de tal manera que els diferents òrgans i sistemes d'un organisme funcionin de manera coordinada per mantenir la homeòstasi i respondre a les ordres voluntàries i automàtiques emeses pel sistema nerviós.

Així, un senyal químic actuant sobre la membrana plasmàtica pot desencadenar una modificació amplificada de diverses funcions dins de la maquinària bioquímica d'una cèl·lula i desencadenar multiplicitat de respostes específiques.

Mitjançant el sistema d'amplificació del senyal, un sol estímul (lligant) és capaç de generar canvis transitoris immediats, indirectes i canvis a llarg termini, modificant l'expressió d'alguns gens dins de la cèl·lula diana, per exemple.

tipus

Els receptors cel·lulars es classifiquen, segons la seva ubicació, a: receptors membranals (aquells que es troben exposats a la membrana cel·lular) i receptors intracel·lulars (que poden ser citoplasmàtics o nuclears).

Els receptors de membrana són de tres tipus:

- Lligats a canals iònics

- Lligats a enzims

- Lligats a proteïna G

Receptors de membrana lligats a canals iònics

També anomenats canals iònics amb porta de lligant, són proteïnes membranals compostes entre 4 i 6 subunitats que s'armen de tal manera que deixen un conducte o porus central, a través del qual passen els ions d'un costat a un altre de la membrana.

Exemple de el receptor d'acetilcolina, un receptor lligat a un canal iònic. Es mostren els tres estats conformacionals de el mateix (Font: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

Aquests canals travessen la membrana i posseeixen un extrem extracel·lular, on es troba el lloc d'unió per al lligant, i un altre extrem intracel·lular que, en alguns canals, presenta un mecanisme de comporta. Certs canals tenen un lloc de lligant intracel·lular.

Receptors de membrana lligats a enzims

Aquests receptors també són proteïnes transmembranales. Tenen un extrem extracel·lular que presenta el lloc d'unió per al lligant i que tenen associat al seu extrem intracel·lular un enzim que s'activa amb la unió de l'lligant a el receptor.

Receptors de membrana acoblats o lligats a proteïna G

Els receptors acoblats a proteïnes G tenen un mecanisme indirecte per a la regulació de les funcions intracel·lulars de les cèl·lules diana que involucra unes molècules transductores denominades proteïnes de fixació o d'unió de GTP o proteïnes G.

Tots aquests receptors lligats a proteïna G estan formats per una proteïna membranal que travessa set vegades la membrana i reben el nom de receptors metabotròpics. S'han identificat centenars de receptors lligats a diferents proteïnes G.

Com funcionen?

En els receptors lligats a canals iònics, la unió de l'lligant a el receptor genera un canvi conformacional en l'estructura de l'receptor que pot modificar una comporta, apropar o allunyar les parets de canal. Amb això modifiquen el pas d'ions d'un costat a un altre de la membrana.

Els receptors lligats a canals iònics són, majoritàriament, específics per a un tipus de ió, per la qual cosa s'han descrit receptors per a canals de K +, de Cl-, de Na +, de Ca ++, etc. També hi ha canals que deixen passar dos o més tipus de ions.

La major part dels receptors lligats a enzims s'associen amb proteïnes quinases, especialment amb l'enzim tirosina quinasa. Aquestes quinases s'activen quan s'uneix el lligand a el receptor al seu lloc d'unió extracel·lular. Les cinases fosforilen proteïnes específiques en la cèl·lula diana, el que modifica la funció de la mateixa.

Exemple de receptor de membrana lligat a l'enzim tirosina quinasa (Font: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

Els receptors lligats a proteïna G activen cascades de reaccions bioquímiques que acaben modificant la funció de diverses proteïnes en la cèl·lula diana.

Hi ha dos tipus de proteïnes G que són les proteïnes G heterotriméricas i les proteïnes G monomèriques. Totes dues estan unides a l'GDP de manera inactiva, però a l'unir-se el lligant a el receptor es reemplaça el GDP per GTP i s'activa la proteïna G.

En les proteïnes G heterotriméricas, la subunitat α unida a l'GTP es dissocia de l'complex ßγ, quedant la proteïna G activada. Tant la subunitat α unida a GTP, com la ßγ lliure poden intervenir la resposta.

Esquema d'un receptor acoblat a proteïna G (Font: Bensaccount at English Wikipedia via Wikimedia Commons)

Les proteïnes G monomèriques o proteïnes G petites també reben el nom de proteïnes Ras per haver estat descrites per primera vegada en un virus que produeix tumors sarcomatosos en rates.

A l'activar-se, estimulen mecanismes principalment relacionats amb el tràfic vesicular i amb funcions de el citoesquelet (modificació, remodelació, transport, etc.).

exemples

El receptor d'acetilcolina, lligat a una cadena de sodi que s'obre a l'unir-se a l'acetilcolina i que genera una despolarització de la cèl·lula diana, és un bon exemple de receptors de membrana lligats a canals iònics. A més, hi ha tres tipus de receptors de glutamat que són receptors ionotròpics.

El glutamat és un dels neurotransmissors excitadors més importants de el sistema nerviós. Els seus tres tipus de receptors ionotròpics són: els receptors de NMDA (N-metil-D-aspartat), els d'AMPA (α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol-propionat) i els de kainat (àcid kaínico).

Els seus noms deriven dels agonistes que els activen i aquests tres tipus de canals són exemples de canals excitadors no selectius, ja que permeten el pas de sodi i potassi i en alguns casos de petites quantitats de calci.

Exemples dels receptors lligats a enzims són el receptor d'insulina, la família de receptors Trk o receptors de neurotrofines i els receptors per a alguns factors de creixement.

Entre els receptors acoblats a proteïna G més importants destaquen els receptors muscarínics de l'acetilcolina, els receptors β-adrenèrgics, els receptors de sistema olfactori, els receptors metabotròpics de glutamat, els receptors per a moltes hormones peptídiques i els receptors de rodopsina de el sistema retinià.

referències

1. Department of Biochemistry and Molecular Biophysics Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Principles of neural science (Vol. 4, pp. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz, & TM Jessell (Eds.). New York: McGraw-hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM, & Buckley, NJ (1990). Muscarinic receptor subtypes. Annual review of pharmacology and toxicology, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG, & Leszkiewicz, DN (2004). Rol dels distinct NMDA receptor subtypes at central synapses. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG, & Ganong, MD (2005). Review of medical physiology. Printed in the United States of America, Seventeenth Edition, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW, & Paradiso, MA (Eds.). (2007). Neuroscience (Vol. 2). Lippincott Williams & Wilkins.