Thụ thể bề mặt tế bào và liên kết phối tử
Thụ thể bề mặt tế bào là các protein xuyên màng phát hiện tín hiệu ngoại bào — hormone, yếu tố tăng trưởng, cytokine, chất dẫn truyền thần kinh và các mẫu phân tử — và chuyển đổi sự liên kết phối tử thành các phản ứng sinh hóa nội bào. Lĩnh vực này định hướng các lớp thụ thể chính tại và bên ngoài màng plasma và các sự kiện liên kết khởi đầu quá trình truyền tín hiệu.
Definition
Thụ thể bề mặt tế bào là một protein màng tích hợp liên kết một phối tử ngoại bào cụ thể và, thông qua sự thay đổi cấu trúc hoặc sự oligomer hóa, truyền sự kiện liên kết đó thành một tín hiệu nội bào làm thay đổi hành vi của tế bào.
Scope
Lĩnh vực này khảo sát cách các tế bào tiếp nhận thông tin hóa học từ môi trường của chúng. Nó bao gồm các họ thụ thể bề mặt tế bào chính (đặc biệt là thụ thể yếu tố tăng trưởng và thụ thể tyrosine kinase), bước liên kết phối tử kích hoạt thụ thể, các thụ thể nhận dạng mẫu miễn dịch bẩm sinh như thụ thể Toll-like, và, để so sánh, các thụ thể hormone nội bào và nhân có phối tử xuyên màng. Đây là một tổng quan giáo dục-tham khảo về sinh hóa thụ thể, không phải là hướng dẫn quản lý lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Làm thế nào các thụ thể đạt được tính đặc hiệu và ái lực đối với các phối tử của chúng?
- Những sự kiện cấu trúc nào chuyển đổi sự liên kết ngoại bào thành tín hiệu nội bào?
- Các họ thụ thể chính được tổ chức như thế nào và chúng tham gia vào những con đường tín hiệu nào?
- Làm thế nào tín hiệu được chấm dứt, giảm nhạy cảm và ngăn chặn hoạt động liên tục?
Key concepts
- Ái lực và tính đặc hiệu của phối tử
- Thay đổi cấu trúc và sự oligomer hóa của thụ thể
- Truyền tín hiệu và các chất truyền tin thứ cấp
- Giảm nhạy cảm và điều hòa giảm của thụ thể
- Thụ thể tyrosine kinase
- Thụ thể liên kết G-protein
- Thụ thể nhận dạng mẫu
- Thụ thể nhân và tế bào chất
Key theories
- Sự dimer hóa thụ thể do phối tử gây ra
- Đối với nhiều thụ thể một lần xuyên màng, đặc biệt là thụ thể tyrosine kinase, sự liên kết phối tử thúc đẩy sự dimer hóa thụ thể hoặc tái tổ chức các dimer đã hình thành, đặt các miền kinase nội bào cạnh nhau để chúng có thể tự phosphoryl hóa và khởi đầu tín hiệu.
Mechanisms
Các phối tử ngoại bào liên kết với các ectodomain của thụ thể với ái lực và tính đặc hiệu đặc trưng. Sự liên kết gây ra sự thay đổi cấu trúc hoặc thúc đẩy sự dimer hóa/tập hợp của thụ thể, được truyền qua màng đến vùng nội bào. Các thụ thể liên kết enzyme một lần xuyên màng như thụ thể tyrosine kinase phản ứng bằng cách kích hoạt các miền xúc tác trong tế bào chất của chúng và tuyển dụng các protein adaptor và effector; các thụ thể liên kết G-protein bảy lần xuyên màng thay vào đó xúc tác trao đổi nucleotide trên các protein G dị hợp. Các chuỗi phản ứng kết quả khuếch đại tín hiệu thông qua các kinase và các chất truyền tin thứ cấp và hội tụ trên các yếu tố phiên mã và các effector khác, trong khi các cơ chế phản hồi làm giảm nhạy cảm và nội hóa thụ thể để chấm dứt phản ứng. Ngược lại, các phối tử ưa lipid có thể xuyên màng và tương tác với các thụ thể trong tế bào chất hoặc nhân hoạt động trực tiếp như các yếu tố phiên mã được điều hòa bởi phối tử.
Clinical relevance
Các thụ thể bề mặt tế bào và phối tử của chúng là nền tảng của nhiều quá trình sinh lý và là những điểm thường xuyên bị rối loạn trong ung thư, bệnh chuyển hóa và các rối loạn viêm; nhiều loại thuốc hoạt động bằng cách kích hoạt hoặc đối kháng các thụ thể. Mục này mô tả sinh học thụ thể ở cấp độ khái niệm và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị.
History
Khái niệm thụ thể bắt nguồn từ dược lý học cuối thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, nhưng đặc điểm phân tử đã được xác định bằng việc nhân bản và giải trình tự các gen thụ thể từ những năm 1980 trở đi. Việc phát hiện ra rằng các thụ thể yếu tố tăng trưởng sở hữu hoạt tính tyrosine kinase nội tại, việc làm sáng tỏ tín hiệu thụ thể liên kết G-protein, định nghĩa siêu họ thụ thể nhân, và việc xác định các thụ thể Toll-like là các cảm biến mẫu đã cùng nhau thiết lập bản đồ hiện đại về cách các tế bào cảm nhận môi trường của chúng.
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
- Điều gì phân biệt thụ thể bề mặt tế bào với thụ thể nhân?
- Thụ thể bề mặt tế bào là các protein màng liên kết phối tử ở bên ngoài tế bào và truyền tín hiệu qua màng, trong khi thụ thể nhân (và tế bào chất) liên kết các phối tử ưa lipid đã xuyên qua màng và thường hoạt động trực tiếp như các yếu tố phiên mã.
- Tại sao sự liên kết phối tử thường liên quan đến sự dimer hóa thụ thể?
- Việc đưa hai phân tử thụ thể lại gần nhau sẽ đặt các vùng tín hiệu nội bào của chúng cạnh nhau; đối với thụ thể tyrosine kinase, điều này cho phép quá trình tự phosphoryl hóa kích hoạt kinase và tạo ra các vị trí gắn kết cho các effector tiếp theo.