Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Рецептор гормона является рецептор молекулой , которая связывается со специфическим гормоном . Рецепторы гормонов - это широкое семейство белков, состоящее из рецепторов тироидных и стероидных гормонов, ретиноидов и витамина D, а также множества других рецепторов различных лигандов, таких как жирные кислоты и простагландины. [1] Есть два основных класса рецепторов гормонов. Рецепторы пептидных гормонов, как правило, представляют собой рецепторы клеточной поверхности, встроенные в плазматическую мембрану клеток, и поэтому их называют трансмембранными рецепторами. Примером этого является инсулин . [2] Рецепторы стероидных гормоновобычно находятся в цитоплазме и называются внутриклеточными или ядерными рецепторами , такими как тестостерон. [3] При связывании гормона рецептор может инициировать несколько сигнальных путей, что в конечном итоге приводит к изменениям в поведении клеток-мишеней.

Гормональная терапия и рецепторы гормонов играют очень большую роль в лечении рака груди (терапия не ограничивается только раком груди). Воздействуя на гормоны, рост клеток может изменяться вместе с их функцией. Эти гормоны могут привести к тому, что рак не выживает в организме человека. [4]

Общее связывание лиганда [ править ]

Сигнальная молекула связывается со своим рецептором гормона, вызывая конформационное изменение рецептора, чтобы начать сигнальный каскад, который вызывает клеточный ответ.

Белки рецепторов гормонов связываются с гормоном в результате накопления слабых взаимодействий. Из-за относительно большого размера ферментов и рецепторов большая площадь поверхности обеспечивает основу для этих слабых взаимодействий. Это связывание на самом деле очень специфично из-за комплементарности этих взаимодействий между полярными, неполярными, заряженными, нейтральными, гидрофильными или гидрофобными остатками. При связывании рецептор часто претерпевает конформационные изменения и может связываться дальше с сигнальными лигандами, чтобы активировать сигнальный путь. Из-за этих высокоспецифичных и высокоаффинных взаимодействий между гормонами и их рецепторами очень низкие концентрации гормона могут вызывать значительный клеточный ответ. [5]Рецепторы могут иметь различную структуру в зависимости от функции гормона и структуры его лиганда. Следовательно, связывание гормона с его рецептором - сложный процесс, который может опосредоваться совместным связыванием, обратимыми и необратимыми взаимодействиями и множественными сайтами связывания. [2]

Функции [ править ]

Передача сигнала [ править ]

Присутствие гормона или нескольких гормонов вызывает реакцию рецептора, которая запускает каскад передачи сигналов. Рецептор гормона взаимодействует с различными молекулами, вызывая различные изменения, такие как увеличение или уменьшение источников питательных веществ, рост и другие метаболические функции. Эти сигнальные пути представляют собой сложные механизмы, опосредованные петлями обратной связи, в которых разные сигналы активируют и подавляют другие сигналы. Если сигнальный путь заканчивается увеличением производства питательного вещества, то это питательное вещество является сигналом обратно к рецептору, который действует как конкурентный ингибитор, предотвращая дальнейшее производство. [6]Сигнальные пути регулируют клетки посредством активации или инактивации экспрессии генов, транспорта метаболитов и контроля ферментативной активности для управления ростом и функциями метаболизма. [7]

Внутриклеточные (ядерные рецепторы) [ править ]

Внутриклеточные и ядерные рецепторы - это прямой способ реакции клетки на внутренние изменения и сигналы. Внутриклеточные рецепторы активируются гидрофобными лигандами, которые проходят через клеточную мембрану. Все ядерные рецепторы очень похожи по структуре и обладают внутренней транскрипционной активностью. Внутренняя транскрипция включает три следующих домена: [8] активация транскрипции, [9] связывание с ДНК, [10] и связывание лиганда. [11] Эти домены и лиганды гидрофобны и могут перемещаться через мембрану. [12]Движение макромолекул и молекул лиганда в клетку позволяет сложной транспортной системе передачи внутриклеточного сигнала через различные клеточные среды до тех пор, пока не активируется ответ. [13] Ядерные рецепторы - это особый класс внутриклеточных рецепторов, которые помогают клетке экспрессировать определенные гены. Ядерные рецепторы часто связываются непосредственно с ДНК, воздействуя на определенные последовательности ДНК, чтобы экспрессировать или подавлять транскрипцию близлежащих генов. [1]

Трансмембранные рецепторы [ править ]

Внеклеточная среда способна вызывать изменения внутри клетки. Гормоны или другие внеклеточные сигналы способны вызывать изменения внутри клетки путем связывания с мембраносвязанными рецепторами. [5] Это взаимодействие позволяет рецептору гормона производить вторичных мессенджеров внутри клетки, чтобы способствовать ответу. Вторичные мессенджеры также могут быть отправлены для взаимодействия с внутриклеточными рецепторами, чтобы войти в сложную систему передачи сигналов, которая в конечном итоге изменяет клеточную функцию. [2]

Мембранные рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), представляют собой основной класс трансмембранных рецепторов. Характеристики G-белков включают связывание GDP / GTP, гидролиз GTP и обмен гуанозиновых нуклеотидов. [14] [15] Когда лиганд связывается с GPCR, рецептор меняет конформацию, что заставляет внутриклеточные петли между различными мембранными доменами рецептора взаимодействовать с G-белками. Это взаимодействие вызывает обмен GDP на GTP, что вызывает структурные изменения в альфа-субъединице G-белка. [16] [15] [14]Изменения прерывают взаимодействие альфа-субъединицы с бета-гамма-комплексом, что приводит к образованию одной альфа-субъединицы со связанным GTP и бета-гамма-димером. Мономер GTP-alpha взаимодействует с множеством клеточных мишеней. Бета-гамма-димер также может стимулировать внутриклеточные ферменты, например, аденилатциклазу, но у него не так много мишеней, как у комплекса GTP-альфа. [15]

Помощь в экспрессии генов [ править ]

Рецепторы гормонов могут действовать как факторы транскрипции, напрямую взаимодействуя с ДНК или взаимодействуя с сигнальными путями. [1] Этот процесс опосредуется ко-регуляторами. В отсутствие лиганда рецепторные молекулы связывают корепрессоры, подавляя экспрессию генов, уплотняя хроматин посредством гистондеацетилатазы. Когда присутствует лиганд, ядерные рецепторы претерпевают конформационные изменения, чтобы задействовать различные коактиваторы. Эти молекулы работают, чтобы реконструировать хроматин. Рецепторы гормонов имеют высокоспецифичные мотивы, которые могут взаимодействовать с комплексами корегуляторов. [17]Это механизм, с помощью которого рецепторы могут индуцировать регуляцию экспрессии генов в зависимости как от внеклеточной среды, так и от непосредственного клеточного состава. Стероидные гормоны и их регуляция рецепторами являются наиболее мощными молекулярными взаимодействиями, способствующими экспрессии генов. [1]

Проблемы со связыванием ядерных рецепторов из-за нехватки лиганда или рецепторов могут иметь серьезные последствия для клетки. Зависимость от лиганда является наиболее важной частью способности регулировать экспрессию генов, поэтому отсутствие лиганда резко влияет на этот процесс. Например, дефицит эстрогена является причиной остеопороза, а невозможность пройти надлежащий сигнальный каскад препятствует росту и укреплению костей. Дефицит в путях, опосредованных ядерными рецепторами, играет ключевую роль в развитии таких заболеваний, как остеопороз. [18]

Классификация [ править ]

Рецепторы водорастворимых гормонов [ править ]

Водорастворимые гормоны включают гликопротеины , катехоламины и пептидные гормоны, состоящие из полипептидов , например тиреотропный гормон , фолликулостимулирующий гормон , лютеинизирующий гормон и инсулин . Эти молекулы не растворимы в липидах и поэтому не могут диффундировать через клеточные мембраны. Следовательно, рецепторы пептидных гормонов расположены на плазматической мембране, потому что они связаны с рецепторным белком, расположенным на плазматической мембране. [19]

Водорастворимые гормоны происходят из аминокислот и хранятся в эндокринных клетках до тех пор, пока они не потребуются. [20]

Основными двумя типами рецепторов гормонов трансмембранного рецептора являются рецепторы, связанные с G-белком, и рецепторы, связанные с ферментом . Эти рецепторы обычно действуют через внутриклеточные вторичные мессенджеры , включая циклический АМФ (цАМФ), циклический ГМФ (цГМФ), инозитол-1,4,5-трифосфат ( IP3 ) и систему кальций (Ca 2+ ) - кальмодулин .

Рецепторы жирорастворимых гормонов [ править ]

Мультфильм представление рецептора человеческого гормона эстрогена DBD. ДНК = оранжевый и синий. DBD рецептора эстрогена = белый. Атомы цинка = зеленый цвет.

Рецепторы стероидных гормонов и родственные рецепторы обычно представляют собой растворимые белки, которые функционируют посредством активации генов. Жирорастворимые гормоны нацелены на определенные последовательности ДНК, диффундируя в клетку. Когда они проникли в клетку, они связываются с рецепторами (внутриклеточными) и мигрируют в ядро. [21] Их ответные элементы представляют собой последовательности ДНК (промоторы), которые связаны комплексом стероида, связанного с его рецептором. Сами рецепторы представляют собой белки типа « цинковые пальцы» . [22] Эти рецепторы включают рецепторы глюкокортикоидов ( рецепторы глюкокортикоидов ), эстрогены ( рецепторы эстрогенов ), андрогены (рецепторы андрогенов ), гормон щитовидной железы (Т3) ( рецепторы гормонов щитовидной железы ), кальцитриол (активная форма витамина D ) ( рецепторы кальцитриола ) и ретиноиды ( витамин А ) ( рецепторы ретиноидов ). Рецепторно-белковые взаимодействия вызывают поглощение и разрушение соответствующих гормонов, чтобы регулировать их концентрацию в организме. Это особенно важно для стероидных гормонов, потому что многие системы организма полностью зависят от стероидов. [23]

Список рецепторов гормонов [ править ]

Этот список неполный ; вы можете помочь, добавив недостающие элементы из надежных источников .

Для некоторых из этих классов у любого данного вида (такого как, например, люди) существует одна молекула, кодируемая одним геном; в других случаях в классе несколько молекул.

  • Рецепторы андрогенов
  • Рецепторы кальцитриола
  • Рецептор 1-го рилизинг-гормона кортикотропина
  • Рецептор 2 рилизинг-гормона кортикотропина
  • Рецепторы эстрогена
  • Рецепторы фолликулостимулирующего гормона
  • Рецепторы глюкагона
  • Рецепторы гонадотропина
  • Рецепторы гонадотропин-рилизинг-гормона
  • Рецепторы гормона роста
  • Рецептор инсулина
  • Лютеинизирующий гормон
  • Рецепторы прогестерона
  • Ретиноидные рецепторы
  • Рецепторы соматостатина
  • Рецепторы гормонов щитовидной железы
  • Рецепторы тиротропина

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Аранда, А .; Паскуаль, А. (2001-07-01). «Ядерные рецепторы гормонов и экспрессия генов» . Физиологические обзоры . 81 (3): 1269–1304. DOI : 10.1152 / Physrev.2001.81.3.1269 . hdl : 10261/79944 . ISSN  0031-9333 . PMID  11427696 .
  2. ^ a b c Гаммельтофт, С. (1984-10-01). «Рецепторы инсулина: кинетика связывания и взаимосвязь структура-функция инсулина». Физиологические обзоры . 64 (4): 1321–1378. DOI : 10.1152 / Physrev.1984.64.4.1321 . ISSN 0031-9333 . PMID 6387730 .  
  3. ^ McEwen, BS; Kloet, ER De; Ростене, В. (1986-10-01). «Стероидные рецепторы надпочечников и действия в нервной системе». Физиологические обзоры . 66 (4): 1121–1188. DOI : 10.1152 / Physrev.1986.66.4.1121 . ISSN 0031-9333 . PMID 3532143 .  
  4. ^ «Понимание гормональных рецепторов и то, что они делают» . Breastcancer.org . Проверено 6 апреля 2017 .
  5. ^ a b Нельсон 1, Кокс 2, Ленингер 3. Принципы биохимии . Нью-Йорк: стоит. п. 81.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Муллур, Рашми; Лю, Янь-Юнь; Брент, Грегори А. (2014-04-01). «Регуляция метаболизма гормонов щитовидной железы» . Физиологические обзоры . 94 (2): 355–382. DOI : 10.1152 / Physrev.00030.2013 . ISSN 0031-9333 . PMC 4044302 . PMID 24692351 .   
  7. ^ Argetsinger, LS; Картер-Су, К. (1996-10-01). «Механизм передачи сигналов рецептором гормона роста». Физиологические обзоры . 76 (4): 1089–1107. DOI : 10.1152 / Physrev.1996.76.4.1089 . ISSN 0031-9333 . PMID 8874495 .  
  8. ^ «Механизм действия: гормоны с внутриклеточными рецепторами» . www.vivo.colostate.edu . Проверено 6 апреля 2017 .
  9. ^ «Молекулярная биология» . www.uh.edu . Проверено 6 апреля 2017 .
  10. ^ Follis, Ariele Viacava; Лламби, Фабьен; Оу, Ли; Баран, Кэтрин; Грин, Дуглас Р .; Кривацки, Ричард В. (2014-06-01). «ДНК-связывающий домен опосредует ядерную и цитозольную функции р53» . Структурная и молекулярная биология природы . 21 (6): 535–543. DOI : 10.1038 / nsmb.2829 . ISSN 1545-9993 . PMC 4134560 . PMID 24814347 .   
  11. ^ «Лиганд-связывающий домен» . www.ks.uiuc.edu . Проверено 6 апреля 2017 .
  12. ^ "Сотовая сигнализация" . OpenLearn . Проверено 6 апреля 2017 .
  13. ^ Stockert, RJ (1995-07-01). «Рецептор асиалогликопротеина: взаимосвязь между структурой, функцией и экспрессией». Физиологические обзоры . 75 (3): 591–609. DOI : 10.1152 / Physrev.1995.75.3.591 . ISSN 0031-9333 . PMID 7624395 .  
  14. ^ a b Принципы эндокринологии и действия гормонов . Бельфиоре, Антонино, Леройт, Дерек, 1945-. Чам. ISBN 9783319446752. OCLC  1021173479 .CS1 maint: другие ( ссылка )
  15. ^ a b c Кляйне, Бернхард; Rossmanith, Винфрид Г. (2016), "Гормон Рецепторы", Гормоны и эндокринная система , Springer International Publishing, стр 247-259,. Дои : 10.1007 / 978-3-319-15060-4_8 , ISBN 9783319150598
  16. ^ Ф., Боландер, Франклин (1989). Молекулярная эндокринология . Сан-Диего: Academic Press. ISBN 978-0121112301. OCLC  18324100 .
  17. ↑ Васудеван, Нандини; Огава, Соноко; Пфафф, Дональд (10 января 2002). «Взаимодействие рецепторов эстрогена и гормона щитовидной железы: физиологическая гибкость по молекулярной специфичности» . Физиологические обзоры . 82 (4): 923–944. DOI : 10.1152 / Physrev.00014.2002 . ISSN 0031-9333 . PMID 12270948 .  
  18. ^ Имаи, Юки; Юн, Мин-Ён; Иноуэ, Кадзуки; Такада, Ичиро; Кузьменко, Александр; Като, Сигэаки (01.04.2013). «Ядерные рецепторы в физиологии и заболеваниях костей» . Физиологические обзоры . 93 (2): 481–523. DOI : 10.1152 / Physrev.00008.2012 . ISSN 0031-9333 . PMC 3768103 . PMID 23589826 .   
  19. ^ Безграничный (2016-10-23). «Механизмы действия гормонов» . Безграничный .
  20. ^ «Электронный гормон | Эндокринная система: типы гормонов» . e.hormone.tulane.edu . Проверено 6 апреля 2017 .
  21. ^ «Эндокринная система» . classes.midlandstech.edu . Проверено 6 апреля 2017 .
  22. ^ «Рецепторы стероидных гормонов и их элементы ответа» . Архивировано из оригинала на 2006-12-30 . Проверено 1 мая 2006 .
  23. ^ Гимпл, Джеральд; Фаренхольц, Фальк (01.04.2001). «Система рецепторов окситоцина: структура, функция и регуляция» . Физиологические обзоры . 81 (2): 629–683. DOI : 10.1152 / Physrev.2001.81.2.629 . ISSN 0031-9333 . PMID 11274341 .