Receptores de membrana: funções, tipos, como eles funcionam

Os receptores de membrana são uma classe de receptores celulares que estão localizados na superfície da membrana plasmática das células, permitindo a identificação de produtos químicos que, pela sua natureza, não podem atravessar a membrana.

Geralmente, os receptores de membrana são proteínas integrais de membrana especializadas na detecção de sinais químicos, como hormônios peptídicos, neurotransmissores e certos fatores tróficos; Alguns medicamentos e toxinas também podem se ligar a esse tipo de receptor.

Receptores de membrana: funções, tipos, como eles funcionam 1

Esquema representativo de um receptor de membrana. Os ligantes localizados na parte externa da membrana (1), a interação ligante-membrana receptor (2) e (3) eventos subsequentes de sinalização são observados (Fonte: Wyatt Pyzynski [CC BY-SA 4.0 (https: / /creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] via Wikimedia Commons)

Eles são classificados de acordo com o tipo de cascata intracelular à qual estão acoplados e que determinam o efeito final na célula correspondente, denominada célula alvo ou célula branca.

Assim, três grandes grupos foram descritos: aqueles ligados a canais iônicos, aqueles ligados a enzimas e aqueles ligados à proteína G. A ligação de ligantes a receptores gera uma alteração conformacional no receptor que desencadeia uma cascata de sinalização intracelular no célula alvo

As cadeias de sinalização acopladas aos receptores de membrana permitem amplificar os sinais e gerar respostas ou alterações transitórias ou permanentes na célula alvo. Esses sinais intracelulares são chamados coletivamente de “sistema de transdução de sinal”.

Funções

A função dos receptores de membrana e outros tipos de receptores em geral é permitir a comunicação das células entre si, de modo que os diferentes órgãos e sistemas de um organismo funcionem de maneira coordenada para manter a homeostase e responder a pedidos voluntários e automáticos emitidos pelo sistema nervoso.

Assim, um sinal químico que atua na membrana plasmática pode desencadear uma modificação amplificada de várias funções no mecanismo bioquímico de uma célula e desencadear a multiplicidade de respostas específicas.

Através do sistema de amplificação de sinal, um único estímulo (ligante) é capaz de gerar alterações transitórias imediatas, indiretas e de longo prazo, modificando a expressão de alguns genes dentro da célula alvo, por exemplo.

Tipos

Os receptores celulares são classificados, de acordo com sua localização, em: receptores de membrana (aqueles que são expostos na membrana celular) e receptores intracelulares (que podem ser citoplasmáticos ou nucleares).

Os receptores de membrana são de três tipos:

– Vinculado a canais de íons

– Enzima ligada

– Ligado à proteína G

Receptores de membrana ligados a canais iônicos

Também chamados de canais iônicos com porta do ligante, são proteínas de membrana compostas de 4 e 6 subunidades que são montadas de maneira a deixar um ducto ou poro central, através do qual os íons passam de um lado da membrana para o outro.

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Exemplo do receptor de acetilcolina, um receptor ligado a um canal iônico. Os três estados conformacionais dos mesmos são mostrados (Fonte: Laozhengzz [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

Esses canais atravessam a membrana e têm uma extremidade extracelular, onde está localizado o local de ligação ao ligante, e outra extremidade intracelular que, em alguns canais, possui um mecanismo de porta. Certos canais têm um local de ligante intracelular.

Receptores de membrana ligados a enzimas

Esses receptores também são proteínas transmembranares. Eles têm uma extremidade extracelular que possui o local de ligação do ligante e que possuem uma enzima associada à sua extremidade intracelular que é ativada pela ligação do ligante ao receptor.

Receptores de membrana acoplados ou ligados à proteína G

Os receptores acoplados à proteína G têm um mecanismo indireto para a regulação das funções intracelulares das células-alvo que envolve moléculas transdutoras denominadas proteínas de ligação ou ligação de GTP ou proteínas G.

Todos esses receptores ligados à proteína G são formados por uma proteína da membrana que atravessa a membrana sete vezes e é chamada de receptores metabotrópicos. Centenas de receptores ligados a diferentes proteínas G foram identificados.

Como eles funcionam?

Nos receptores ligados aos canais iônicos, a ligação do ligante ao receptor gera uma alteração conformacional na estrutura do receptor que pode modificar uma porta, aumentar ou diminuir o zoom nas paredes do canal. Isso modifica a passagem de íons de um lado da membrana para o outro.

Os receptores ligados aos canais iônicos são, na maioria das vezes, específicos para um tipo de íon; portanto, os receptores para os canais K +, Cl-, Na +, Ca ++ etc. foram descritos. Também existem canais que permitem a passagem de dois ou mais tipos de íons.

A maioria dos receptores ligados a enzimas está associada a proteínas cinases, especialmente à enzima tirosina cinase. Essas quinases são ativadas quando o ligante se liga ao receptor em seu local de junção extracelular. As cinases fosforilam proteínas específicas na célula alvo, o que modifica sua função.

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Exemplo de um receptor de membrana ligado à enzima tirosina quinase (Fonte: Laozhengzz [domínio público] via Wikimedia Commons)

Os receptores ligados à proteína G ativam cascatas de reações bioquímicas que acabam modificando a função de várias proteínas na célula-alvo.

Existem dois tipos de proteínas G que são proteínas G heterotriméricas e proteínas G monoméricas. Ambos estão ligados de maneira inativa ao PIB, mas, ao ligar o ligante ao receptor, o PIB é substituído por GTP e a proteína G. é ativada.

Nas proteínas G heterotriméricas, a subunidade α ligada a GTP se dissocia do complexo β, deixando a proteína G ativada. Tanto a subunidade α ligada ao GTP quanto o β livre podem mediar a resposta.

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Esquema de um receptor acoplado à proteína G (Fonte: Bensaccount na Wikipedia em inglês [Domínio público] via Wikimedia Commons)

As proteínas G monoméricas ou pequenas proteínas G também são chamadas de proteínas Ras, porque foram descritas pela primeira vez em um vírus que produz tumores sarcomatosos em ratos.

Quando ativados, estimulam mecanismos relacionados principalmente ao tráfego vesicular e com funções do citoesqueleto (modificação, remodelação, transporte, etc.).

Exemplos

O receptor de acetilcolina, ligado a um canal de sódio que se abre após a ligação à acetilcolina e que gera uma despolarização da célula alvo, é um bom exemplo de receptores de membrana ligados aos canais iônicos. Além disso, existem três tipos de receptores de glutamato que são receptores ionotrópicos.

O glutamato é um dos neurotransmissores excitatórios mais importantes no sistema nervoso. Seus três tipos de receptores ionotrópicos são: receptores NMDA (N-metil-D-aspartato), os de AMPA (a-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol-propionato) e os de cainato (ácido Kainic)

Seus nomes derivam dos agonistas que os ativam e esses três tipos de canais são exemplos de canais excitatórios não seletivos, pois permitem a passagem de sódio e potássio e, em alguns casos, pequenas quantidades de cálcio.

Exemplos de receptores ligados a enzimas são o receptor de insulina, a família de receptores TrK ou receptores de neurotrofina e os receptores de alguns fatores de crescimento.

Entre os receptores acoplados à proteína G mais importantes estão os receptores muscarínicos de acetilcolina, receptores β-adrenérgicos, receptores do sistema olfativo, receptores metabotrópicos de glutamato, receptores para muitos hormônios peptídicos e receptores de rodopsina do sistema retiniano.

Referências

  1. Departamento de Bioquímica e Biofísica Molecular Thomas Jessell, Siegelbaum, S., e Hudspeth, AJ (2000). Principles of neural science (Vol. 4, pp. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz e TM Jessell (Eds.). Nova York: McGraw-Hill.
  2. Hulme, EC, Birdsall, NJM, & Buckley, NJ (1990). Subtipos de receptores muscarínicos. Revisão anual de farmacologia e toxicologia , 30 (1), 633-673.
  3. Cull-Candy, SG; e Leszkiewicz, DN (2004). Papel de subtipos distintos de receptores NMDA nas sinapses centrais. Sci. STKE , 2004 (255), re16-re16.
  4. William, FG, & Ganong, MD (2005). Revisão de fisiologia médica. Impresso nos Estados Unidos da América, décima sétima edição, Pp-781 .
  5. Bear, MF, Connors, BW e Paradiso, MA (Eds.). (2007). Neurociência (Vol. 2). Lippincott Williams e Wilkins.

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