ตัวรับที่ผิวเซลล์และการจับของลิแกนด์
ตัวรับที่ผิวเซลล์เป็นโปรตีนที่แทรกอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งตรวจจับสัญญาณภายนอกเซลล์ เช่น ฮอร์โมน, สารกระตุ้นการเจริญเติบโต, ไซโตไคน์, สารสื่อประสาท และรูปแบบโมเลกุลต่างๆ และเปลี่ยนการจับของลิแกนด์ให้เป็นปฏิกิริยาชีวเคมีภายในเซลล์ ส่วนนี้จะนำเสนอประเภทหลักของตัวรับทั้งที่อยู่บนเยื่อหุ้มพลาสมาและส่วนอื่นๆ รวมถึงเหตุการณ์การจับที่เริ่มต้นการส่งสัญญาณ
Definition
ตัวรับที่ผิวเซลล์คือโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์แบบอินทิกรัลที่จับกับลิแกนด์ภายนอกเซลล์ที่จำเพาะ และผ่านการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหรือการรวมตัวกัน จะส่งผ่านเหตุการณ์การจับนั้นให้เป็นสัญญาณภายในเซลล์ที่เปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของเซลล์
Scope
ส่วนนี้สำรวจว่าเซลล์รับข้อมูลทางเคมีจากสิ่งแวดล้อมได้อย่างไร ครอบคลุมตระกูลหลักของตัวรับที่ผิวเซลล์ (โดยเฉพาะตัวรับปัจจัยการเจริญเติบโตและตัวรับไทโรซีนไคเนส) ขั้นตอนการจับลิแกนด์ที่กระตุ้นการทำงานของตัวรับ ตัวรับการจดจำรูปแบบของภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด เช่น ตัวรับ Toll-like และเพื่อเปรียบเทียบ ตัวรับฮอร์โมนในไซโตพลาสซึมและนิวเคลียสที่ลิแกนด์สามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ นี่คือภาพรวมเชิงอ้างอิงและให้ความรู้เกี่ยวกับชีวเคมีของตัวรับ ไม่ใช่แนวทางในการจัดการทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- ตัวรับบรรลุความจำเพาะและแรงยึดเหนี่ยวต่อลิแกนด์ได้อย่างไร?
- เหตุการณ์โครงสร้างใดที่เปลี่ยนการจับภายนอกเซลล์ให้เป็นสัญญาณภายในเซลล์?
- ตระกูลตัวรับหลักมีการจัดระเบียบอย่างไรและเกี่ยวข้องกับวิถีการส่งสัญญาณใดบ้าง?
- การส่งสัญญาณถูกยุติ ลดความไว และป้องกันไม่ให้ทำงานอย่างต่อเนื่องได้อย่างไร?
Key concepts
- แรงยึดเหนี่ยวและความจำเพาะของลิแกนด์
- การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการรวมตัวกันของตัวรับ
- การส่งสัญญาณและสารสื่อรอง
- การลดความไวและการลดจำนวนตัวรับ
- ตัวรับไทโรซีนไคเนส
- ตัวรับ G-protein-coupled
- ตัวรับการจดจำรูปแบบ
- ตัวรับนิวเคลียร์และไซโตพลาสซึม
Key theories
- การรวมตัวเป็นคู่ของตัวรับที่ถูกกระตุ้นด้วยลิแกนด์
- สำหรับตัวรับแบบผ่านครั้งเดียวหลายชนิด โดยเฉพาะตัวรับไทโรซีนไคเนส การจับของลิแกนด์จะส่งเสริมการรวมตัวเป็นคู่ของตัวรับหรือการจัดเรียงใหม่ของคู่ที่เกิดขึ้นแล้ว ทำให้โดเมนไคเนสภายในเซลล์อยู่ใกล้กันเพื่อให้สามารถฟอสโฟรีเลทซึ่งกันและกันและเริ่มต้นการส่งสัญญาณได้
Mechanisms
ลิแกนด์ภายนอกเซลล์จะจับกับส่วนนอกเซลล์ของตัวรับด้วยความจำเพาะและแรงยึดเหนี่ยวที่จำเพาะ การจับจะกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหรือส่งเสริมการรวมตัวเป็นคู่/การรวมกลุ่มของตัวรับ ซึ่งจะส่งผ่านไปทั่วเยื่อหุ้มเซลล์ไปยังบริเวณภายในเซลล์ ตัวรับที่เชื่อมโยงกับเอนไซม์แบบผ่านครั้งเดียว เช่น ตัวรับไทโรซีนไคเนส จะตอบสนองโดยการกระตุ้นโดเมนเร่งปฏิกิริยาในไซโตพลาสซึมและดึงดูดโปรตีนอะแดปเตอร์และโปรตีนเอฟเฟกเตอร์ ในขณะที่ตัวรับ G-protein-coupled แบบเจ็ดครั้งที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จะเร่งปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนนิวคลีโอไทด์บนโปรตีน G แบบเฮเทอโรไตรเมอร์ การส่งสัญญาณที่เกิดขึ้นจะขยายสัญญาณผ่านไคเนสและสารสื่อรอง และรวมเข้ากับปัจจัยการถอดรหัสและเอฟเฟกเตอร์อื่นๆ ในขณะที่กลไกป้อนกลับจะลดความไวและนำตัวรับเข้าสู่เซลล์เพื่อยุติการตอบสนอง ในทางตรงกันข้าม ลิแกนด์ที่ชอบไขมันสามารถผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และจับกับตัวรับในไซโตพลาสซึมหรือนิวเคลียสซึ่งทำหน้าที่โดยตรงเป็นปัจจัยการถอดรหัสที่ควบคุมโดยลิแกนด์
Clinical relevance
ตัวรับที่ผิวเซลล์และลิแกนด์ของพวกมันเป็นพื้นฐานสำคัญของสรีรวิทยาและมักเป็นจุดที่เกิดความผิดปกติในโรคมะเร็ง โรคเมตาบอลิซึม และความผิดปกติของการอักเสบ ยาหลายชนิดออกฤทธิ์โดยการกระตุ้นหรือยับยั้งตัวรับ ข้อมูลนี้อธิบายชีววิทยาของตัวรับในระดับแนวคิด และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจในการวินิจฉัยหรือการรักษา
History
แนวคิดเรื่องตัวรับสืบทอดมาจากเภสัชวิทยาในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้าและต้นศตวรรษที่ยี่สิบ แต่การระบุลักษณะทางโมเลกุลเกิดขึ้นพร้อมกับการโคลนและการจัดลำดับยีนของตัวรับตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา การค้นพบว่าตัวรับปัจจัยการเจริญเติบโตมีกิจกรรมไทโรซีนไคเนสโดยธรรมชาติ การอธิบายการส่งสัญญาณของตัวรับ G-protein-coupled การกำหนดตระกูลซูเปอร์แฟมิลีของตัวรับนิวเคลียร์ และการระบุตัวรับ Toll-like ในฐานะเซ็นเซอร์รูปแบบ ได้ร่วมกันสร้างแผนที่สมัยใหม่ว่าเซลล์รับรู้สิ่งแวดล้อมได้อย่างไร
Key figures
- Joseph Schlessinger
- Mark Lemmon
- Ronald Evans
- Shizuo Akira
Related topics
Seminal works
- lemmon-2010
- mangelsdorf-1995
- oldham-2008
- takeuchi-2010
Frequently asked questions
- อะไรคือความแตกต่างระหว่างตัวรับที่ผิวเซลล์กับตัวรับนิวเคลียร์?
- ตัวรับที่ผิวเซลล์เป็นโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ที่จับกับลิแกนด์ภายนอกเซลล์และส่งสัญญาณผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะที่ตัวรับนิวเคลียร์ (และไซโตพลาสซึม) จะจับกับลิแกนด์ที่ชอบไขมันที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้ามาแล้ว และมักจะทำหน้าที่โดยตรงเป็นปัจจัยการถอดรหัส
- เหตุใดการจับของลิแกนด์จึงมักเกี่ยวข้องกับการรวมตัวเป็นคู่ของตัวรับ?
- การนำโมเลกุลตัวรับสองโมเลกุลมาอยู่ใกล้กันจะทำให้บริเวณส่งสัญญาณภายในเซลล์อยู่ใกล้กัน สำหรับตัวรับไทโรซีนไคเนส สิ่งนี้ช่วยให้เกิดการฟอสโฟรีเลทซึ่งกันและกันที่กระตุ้นไคเนสและสร้างตำแหน่งการเชื่อมต่อสำหรับเอฟเฟกเตอร์ปลายน้ำ