Общая схема рецепции и внутриклеточной сигнализации показана на рис. 5.1. На ней обозначены ключевые компоненты, которые более подробно анализируются ниже и рассматриваются в отношении отдельных типов рецепторов и их основных представителей. В этом разделе термин «рецептор» обозначает главным образом мембранный метаботропный рецептор, но многие рассматриваемые здесь принципы передачи сигнала характерны и для внутриклеточных, и для канальных рецепторов.
&hide_Cookie=yes)
Рис. 5.1. Общая схема рецепции и внутриклеточной сигнализации
Рецепторы связывают лиганды и таким образом воспринимают внешние сигналы. При этом они претерпевают конформационные изменения, которые необходимы для развития последующих событий. Рецепторы селективны по отношению к лигандам, однако полной специфичности нет, и лиганды действуют, связываясь c несколькими типами или изоформами рецепторов. Это явление вносит вклад в разнообразие и специфичность клеточных реакций, но полностью их не определяет. Разные рецепторы часто запускают общие сигнальные механизмы. И наоборот, различные гормоны, факторы роста и цитокины могут стимулировать сходные рецепторы одного класса.
Мембранная локализация необходима для непосредственных мишеней мембранных рецепторов. Для повышения ее эффективности в клетке может происходить модификация белковых субстратов липидными якорями. Тем самым достигается компартментализация этих мишеней поблизости от рецепторов и снижается энтропийный фактор на первых этапах передачи сигнала.
ГТФ-связывающие белки (G-белки) действуют как молекулярные переключатели и таймеры при передаче сигнала внутри клетки. Они «включены» и проводят сигнал, пока связаны с молекулами ГТФ- и «выключены» и прерывают сигнал, когда связаны с ГДФ. Так как G-белки - это ГТФазы, они начинают гидролизовать ГТФ сразу, как только его связали. В качестве ферментов они работают не очень эффективно, поэтому гидролизуют свой субстрат достаточно долго. Время работы этого фермента (один цикл гидролиза ГТФ до ГДФ) - и есть время проведения сигнала внутрь клетки, один цикл «таймера». Рецепторы сопрягаются с G-белками посредством факторов, регулирующих обмен гуаниловых нуклеотидов в ГТФ-связывающем участке G-белков [фактор обмена гуаниловых нуклеотидов (GTP exchange factor, GEF), фактор активации ГТФазы (GTP activating factor, GAP) и ингибитор диссоциации ГДФ (GDI)]. Большое число таких факторов позволяет распределять сигнал в направлении одного или другого G-белка, а также тонко настраивать время работы «таймера».