Метаботропные рецепторы

Метаботропные рецепторы

Определение понятия

Метаботропные рецепторы — это мембранные молекулярные рецепторы, которые передают внешний химический управляющий сигнал внутрь клетки, запуская каскад биохимических реакций и воздействуют на клеточный метаболизм. Таким образом, метаботропные рецепторы влияют на состояние клетки опосредованно, а не прямо.
Метаботропные рецепторы включены в молекулярную систему, управляющую внутренним состоянием клетки и состоящую, по крайней мере, из трех ключевых белков: 1) собственно рецепторного белка, связывающегося с сигнальным лигандом (модулятором) на наружной стороне мембраны, а на внутренней стороне мембраны связанного с передаточным белком (G-белком); 2) G-белка, передающего информационный сигнал с рецепторного белка на внутриклеточные ферменты (эффекторы), 3) белка-эффектора, который является ферментом, катализирующим образование внутриклеточного низкомолекулярного регулятора (например, цАМФ), так называемого вторичного мессенджера.  Таким образом, задача мембранного метаботропного рецептора - запустить внутри клетки работу вторичных мессенджеров, которые изменят метаболизм клетки.

Итак, при связывании со своим биолигандом (модулятором) метаботропные рецепторы активируют внутри клетки вещества-посредники (вторичные мессенджеры), которые запускают каскад ферментативных реакций. Первым таким посредником чаще всего бывает G-белок, связанный с метаботропным рецептором на внутренней стороне мембраны.
Конечным результатом активации метаботропных рецепторов может быть не только активация внутриклеточных биохимических реакций и образование их конечных продуктов, но также опосредованное открытие ионных каналов клеточной мембраны, что, в свою очередь, позволяет ионам проникать через них в клетку или, наоборот, выходить через них в межклеточное пространство.

По отношению к ионным каналам образно можно сказать, что ионотропные рецепторы открывают "двери" ионных каналов снаружи, а метаботропные рецепторы - изнутри. Причём, двери, открытые изнутри, обычно дольше остаются открытыми.

На рисунке ниже показаны в сравнении ионотропный рецептор и метаботропный.

Особенности метаботропных рецепторов

1. Метаботропные рецепторы не имеют прямой связи с ионными каналами – это самостоятельные белковые структуры на поверхности мембраны. Они могут находиться как в синаптической зоне, так и в любом другом месте на поверхности клетки.
2. Следовательно, на метаботропные рецепторы могут воздействовать, как нейротрансмиттеры, так и другие лиганды, имеющие внесинаптическое происхождение, например, гормоны, попадающие из кровяного русла в межклеточную жидкость, а затем на метаботропные рецепторы. Важно, что нейротрансмиттеры (модуляторы) могут воздействовать на метаботропные рецепторы не только через синапс, но и дистантно, распространяясь диффузно из синаптической щели по межклеточной жидкости и воздействуя на рецепторы, удалённые от места выброса данного модулятора.
3. Таким образом, за счёт своих метаботропных рецепторов нейрон может получать несколько видов регуляции на разных уровнях:
1)  «точечную регуляцию» через синапс,
2) локальную регуляцию от множества соседних синапсов секретирующих нейротрансмиттеры-модуляторы,  
3) тотальную регуляцию через кровеносную систему.
4. Общий признак структуры метаботропных рецепторов – это семь поперечных пересечений мембраны его белковой молекулой.
5. Метаботропные рецепторы управляют состоянием клетки через систему мессенджеров, например, через G-белок.
6. Существует несколько различных путей управляющего воздействия G-белка на клетку.
7. Метаботропные рецепторы работают намного медленнее, чем ионотропные рецепторы ионных каналов. Они не могут открывать ионные каналы прямо, а запускают для этого каскад биохимических реакций в клетке.
8. Метаботпропные рецепторы могут давать различные эффекты, помимо открытия или закрытия ионных каналов.
9. Таким образом, метаботропные рецепторы представляют собой особую систему управления (метаботропную систему регуляции) широкого спектра действия в отличии от ионотропных рецепторов. Они обеспечивают гибкое управление работой клеток всего организма.

Рисунок: Синапс с метаботропными рецепторами к глутамату

Механизм действия метаботропных рецепторов - механизм модуляции.