Receptor spřažený s G proteinem

Receptor spřažený s G proteinem (GPCR – G protein-coupled receptor) je označení pro skupinu receptorů přítomných na cytoplazmatické membráně buněk. Skládají se ze sedmi transmembránových alfa-helixových domén a přiléhajících smyček, které na vnitrobuněčné straně membrány asociují s G-proteinem.^[1]

Receptor spřažený s G proteinem; zde s očíslovanými transmembránovými helixy (1-7) v membráně (šedivě jsou vyznačeny fosfolipidy membrány)

Evoluce

Krystalická struktura beta-adrenoreceptoru

GPCR je prastará skupina receptorů prokázaná u většiny eukaryotických organismů, od jednoduchých prvoků z říše Excavata po rostliny a živočichy včetně člověka. K největšímu rozmachu GPCR však došlo u živočichů s nástupem mnohobuněčnosti.^[2] U člověka se jedná o neobyčejně rozsáhlou skupinu proteinů – v lidském genomu je asi 750–800 genů pro receptory spřažené s G-proteinem.^[3][4] Jen část z nich je ovšem funkční a mnohé z nich navíc neslouží jako příjemci signálů zevnitř těla, ale pracují jako chemoreceptory, např. pro vnímání čichu v nose (v lidském genomu je až 350 olfaktorických receptorů).^[3] V myším genomu je čichových receptorů až 1296 (z toho asi 20 % je nefunkčních, pseudogenových), člověk (či jeho předchůdci) tedy více než 2/3 čichových receptorů v evoluci ztratil.^[5]

Struktura

Všechny receptory spřažené s G proteinem jsou integrální membránové proteiny, které obsahují 7 transmembránových domén H1–H7, přičemž C-konec je na cytosolické straně a N-konec je mimo buňku. Mezi transmembránovými doménami se nachází různě dlouhé smyčky, označované písmeny C na cytosolické straně a E na straně mimobuněčné. Důležitou roli často zastává smyčka C3, která je delší než ostatní a umožňuje vazbu na G-proteiny.^[6]

Na membráně téměř všechny GPCR vytváří komplexy zahrnující dvě či více molekul, tedy dimery a oligomery. V extrémních případech však mohou vznikat agregáty o až 500 receptorech.^[7] Jsou pozorovány jak homooligomery, tedy komplexy několika identických GPCR, tak heterooligomery, tedy proteinové komplexy zahrnující několik různých GPCR. Obojí má funkční důsledky pro signalizaci.^[7][8]

Přenos signálu

G proteiny v akci

Přenos signálu pomocí GPCR receptorů je jedním z nejrozšířenějších příkladů signální transdukce, tedy přenosu signálu z vnější strany buňky směrem dovnitř. Z vnější strany se na tento typ receptorů váže tzv. ligand, což je v typickém případě hormon, odorant, růstový faktor či neurotransmiter. Po navázání těchto látek na vnější stranu membrány je aktivován na druhé straně membrány G protein, ten se odloučí od receptoru, putuje cytosolem a aktivuje zpravidla jiný enzym (např. adenylátcyklázu).^[1]

GPCR receptory se účastní celé řady procesů, bez nichž by se tělo neobešlo. Umožňují regulaci různých pochodů pomocí hormonů, vnímání pachů (čich), ovlivňují buněčný růst a přenos nervových impulsů.^[1] Speciálním případem je Wnt signalizace přes GPCR receptor typu Frizzled.

Reference

1. ROBERT C. KING; WILLIAM D. STANSFIELD; PAMELA K. MULLIGAN. A Dictionary of Genetics, Seventh Edition. [s.l.]: Oxford University Press, 2006.
2. DE MENDOZA, A.; SEBÉ-PEDRÓS, A.; RUIZ-TRILLO, I. The evolution of the GPCR signaling system in eukaryotes: modularity, conservation, and the transition to metazoan multicellularity. Genome Biol Evol.. 2014, roč. 6, čís. 3, s. 606–19. Dostupné online. ISSN 1759-6653.
3. VASSILATIS, D. K.; HOHMANN, J. G.; ZENG, H., et al. The G protein-coupled receptor repertoires of human and mouse. Proc Natl Acad Sci U S A.. 2003, roč. 100, čís. 8, s. 4903–8. Dostupné online. ISSN 0027-8424.
4. FREDRIKSSON, R.; LAGERSTRÖM, M. C.; LUNDIN, L. G., et al. The G-protein-coupled receptors in the human genome form five main families. Phylogenetic analysis, paralogon groups, and fingerprints. Mol Pharmacol.. 2003, roč. 63, čís. 6, s. 1256–72. Dostupné online. ISSN 0026-895X.
5. ZHANG, X.; FIRESTEIN, S. The olfactory receptor gene superfamily of the mouse. Nat Neurosci.. 2002, roč. 5, čís. 2, s. 124–33. Dostupné online. ISSN 1097-6256.
6. LODISH, Harvey, et al.. Molecular Cell Biology. 5. vyd. New York: W.H. Freedman and Company, 2000. Dostupné online.
7. PALCZEWSKI, K. Oligomeric forms of G protein-coupled receptors (GPCRs). Trends Biochem Sci.. 2010, roč. 35, čís. 11, s. 595–600. Dostupné online. ISSN 0968-0004.
8. GONZÁLEZ-MAESO, J. GPCR oligomers in pharmacology and signaling. Mol Brain.. 2011, roč. 4, čís. 1, s. 20. Dostupné online. ISSN 1756-6606.

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Receptor spřažený s G proteinem na Wikimedia Commons