معلومة

أسرع تفاعلات بروتين جي

أسرع تفاعلات بروتين جي



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

وفقًا لمراجع قليلة ، فإن أسرع تفاعل معروف ببروتين G هو ذبابة الفاكهة سوداء البطن النقل الضوئي الذي ينتج عنه نتوءات كمومية بمتوسط ​​زمن انتقال 45 مللي ثانية (وذروة استجابة حوالي 200 مللي ثانية). تفاعل آخر هو الانجذاب الكيميائي وهو أيضًا بهذا الترتيب. كنت أتساءل هل هناك أي أمثلة معروفة وبسرعة هذه الردود؟

ملاحظة: العديد من القنوات الأيونية هي GPCR والتي تنطلق بسرعة كبيرة ولكن معظمها يستغرق وقتًا طويلاً (بالترتيب من الثواني) لإعطاء ذروة تركيز أيون

ملاحظة: بأسرع ما أعنيه ، الحد الأدنى من الوقت المطلوب لإعطاء ذروة الاستجابة بعد تنشيط المستقبل (المستقبلات).

تحديث:

في حالة مجردة، لنفترض أنك تلقيت إشارة من الخارج في الوقت t = 0. الآن سيؤدي هذا إلى سلسلة رد فعل تستغرق وقتًا "t1". افترض أن ناتج هذا هو فتح قناة مما سيزيد تركيز أيون X. الآن سيصل X إلى ذروة تركيزه في الوقت t = t1 + t2. لذلك أنا أبحث عن شلالات رد الفعل هذه بأقل وقت 't' (t1 + t2).


تصل خلايا قضيب الثدييات ، وهي الخلايا المستقبلة للضوء الأكثر عددًا في شبكية العين ، إلى الحد الأقصى من الاستقطاب بعد تحفيز فوتون واحد عند 100-120 مللي ثانية ، مما يعني أن ثابتًا زمنيًا (1 / k) يبلغ حوالي 25 مللي ثانية (انظر Chen et al. ، Nature 404 : 557). هذا بنفس ترتيب سرعة عين الذبابة ، ربما أسرع قليلاً. من المحتمل أن تكون GPCRs غير المستقبلة للضوء أبطأ ، لكن القليل من الناس حاولوا قياس هذه التأثيرات. يحفز مستقبل أسيتيل كولين المسكاريني m1 تنشيط Gq بثابت زمني يبلغ حوالي 500 مللي ثانية (Mukhopadhyay و Ross PNAS 96: 9539) ، ولكن قد يكون هناك مستقبل أسرع.


إشارات عبر الغشاء بواسطة مستقبلات البروتين G

تشترك مستقبلات البروتين G- المقترنة بزخارف هيكلية

تحتوي GPCRs على تسلسل أحماض أمينية متشابهة مع بعض المخلفات المحفوظة بين أفراد الأسرة (2). لديهم نهاية أمينية خارج الخلية ، وذيل كربوكسيل داخل الخلايا ، وسبعة مجالات غشائية من الأحماض الأمينية الكارهة للماء التي يتم تنظيمها في حلزونات ، وثلاث حلقات خارج الخلية ، وثلاث حلقات داخل الخلايا (انظر الشكل 3-1 أ لتكوين رودوبسين ، نموذج أولي. GPCR). وبالتالي ، فهي تُعرف أيضًا باسم مستقبلات هيبتاهيليك أو سربنتين. يتم الحفاظ على تسلسل المجالات عبر الغشاء بشكل كبير بين GPCRs المختلفة ، وتختلف المستقبلات بشكل أكبر في هياكلها الحلقية وذيولها داخل الخلايا وخارجها ، والتي تختلف اختلافًا كبيرًا في الطول.

تين. 3-1. هيكل رودوبسين البقر. (أ) نموذج ثنائي الأبعاد من رودوبسين الأبقار. تشير الأسطوانات إلى حلزونات الغشاء. جسر ثاني كبريتيد ، الذي يتم حفظه بين المستقبلات المقترنة بالبروتين G ، موجود في البقايا (110). (ب) النموذج ثلاثي الأبعاد لعرض رودوبسين المتوازي لمستوى الغشاء.

(مستنسخ من [أ] تيلر وزملائه [223] و [ب] بالتشفسكي وزملائه [10] ، بإذن.)

بناءً على أوجه التشابه في تسلسل الأحماض الأمينية الخاصة بهم ، تم تقسيم GPCRs إلى ست عائلات ، لكل منها أكثر من 20 ٪ هوية من الأحماض الأمينية في مجالات الغشاء (2 ، 8 ، 9). في الثدييات ، العائلات الرئيسية هي: A ، أو عائلة شبيهة بالرودوبسين (الأكبر) B ، أو عائلة شبيهة بالسكرتين و C ، أو عائلة أيضية (الجدول 3-1). تشمل العائلات الإضافية في الثدييات LNB-7TM ، والمستقبلات المتطايرة / المتجانسة ، ومستقبلات الطعم 1 ، وهناك أيضًا عائلات أخرى من GPCRs التي توجد فقط في الديدان الخيطية والفطريات والنباتات.

الجدول 3-1. قائمة جزئية للمستقبلات المقترنة ببروتين G في الفئات A و B و C

فصلأمثلة
الفئة أ: تشبه رودوبسينالأمينات: مستقبلات الأسيتيل كولين المسكارينية ، مستقبلات الأدرينالية ، مستقبلات الدوبامين ، مستقبلات الهستامين ، مستقبلات السيروتونين
الببتيدات: أنجيوتنسين ، بومبيسين ، براديكينين ، كيموكين ، كوليسيستوكينين ، إندوثيلين ، جالانين ، ميلانوكورتين ، نيوروببتيد Y ، نيوروتنسين ، أفيونيات ، سوماتوستاتين ، فاسوبريسين
مستقبلات تنشيط البروتياز
البروتينات السكرية: الهرمون المنبه للجريب - الهرمون اللوتيني المطلق لهرمون الثيروتروبين
رودوبسين
شمي
البروستانويدات
النيوكليوتيدات
القنب
عامل تنشيط الصفائح الدموية
ليسوسفينجوليبيدات
الفئة ب: مثل سيكريتنكالسيتونين
الببتيد المرتبط بالجينات كالسيتونين
عامل إطلاق الكورتيكوتروبين
الببتيد المثبط للمعدة
جلوكاجون
هرمون النمو - إفراز الهرمون
هرمون الغدة الدرقية
الغدة النخامية adenylyl cyclase تنشيط polypeptide
سيكريتن
عديد ببتيد معوي فعال في الأوعية
هرمون مدر للبول
كادرين
الفئة ج: فرمون الغلوتامات الأيضيالغلوتامات الأيضية
استشعار الكالسيوم خارج الخلية
فرمون
مستقبلات حمض γ- أمينوبوتيريك ب
مستقبلات الذوق (T1R)

مستقبلات مقترنة ببروتينات الصحة | مقال

في الأغشية الطبيعية ، يتم تحديد الكشف عن الإشارات ونقلها من خلال توصيلات مادة كيميائية أو محفز فيزيائي مع مستقبلات غشائية معينة ، والتي بدورها تنشط وتبدأ سلسلة من التفاعلات داخل الخلايا التي تسبب تعديل التركيز على نشاط البروتين. تعد مستقبلات G-Protein Combined فصيلة فائقة من هذا البروتين الغشائي الذي ينقل إشارة عن طريق الاقتران ببروتين رابط غير متجانس ، والذي يتكون من ثلاث وحدات فرعية (О ± و О و О). Rhodopsin هو عضو في عائلة GPCRs الفائقة وهو أمر مهم من الناحية الدوائية.

تشترك GPCRs في تركيبة الغشاء الكبدي وبالتالي تُعرف أيضًا باسم مستقبلات 7-TM. يتم تضمين هذه البروتينات داخل غشاء الخلية ولها كلا المنطقتين أنا. ه. خارج الخلية وداخلها. تهب سلسلة البروتينات للخلف وللأمام عبر غشاء الخلية. كل واحدة من مناطق الغشاء السبعة المصممة بشكل حلزوني هي كارهة للماء وعادة ما تستخدم الأرقام الرومانية لتعيين هذه الحلزونات (I ، II إلخ) بدءًا من الطرف N للبروتين الضروري. ثلاث حلقات خارج خلوية وداخل خلوية ستكون نتيجة لف البروتينات ذهابًا وإيابًا عبر الغشاء. تختلف الحلقات داخل الخلايا التي تربط الحلزونات V و VI ، اعتمادًا على المستقبل المحدد ، فإن جميع الحلقات تكون ثابتة في الطول بشكل معقول. سلسلة N- الطرفية خارج الخلية وهي متغيرة طويلة فيما يتعلق بالمستقبل ، حيث أن السلسلة C- الطرفية داخل الخلايا.

باعتبارها المستقبلات للهرمونات البشرية ، والناقلات العصبية ، والأيونات ، والفوتونات ، والمحفزات الأخرى ، تعد GPCRs من بين العقد الأساسية للاتصال بين بيئتك الداخلية والخارجية للخلايا. يتمثل الدور الكلاسيكي لـ GPCRs في إقران ارتباط المنبهات بتنشيط بروتينات G غير المتجانسة المحددة ، مما يؤدي إلى تعديل بروتينات المستجيب المصب.

Rhodopsin ، وهو بروتين كروم هو في الأساس بروتين مرتبط بعنصر صبغ موجود داخل خلايا الجلد الحساسة للضوء من نوع القضيب في شبكية العين. الصباغ الذي يوفر جزءًا من رودوبسين هو شبكية العين ، وهو مركب مصنوع من أكسدة فيتامين أ. opsin هو جزء البروتين الضروري. تصنع شبكية العين والأوبسين في الظلام رودوبسين لكن العملية تنعكس في ضوء لامع.

في الرسم التخطيطي لشريط رودوبسين ، ترتبط سبعة أقسام حلزونية عبر الغشاء بواسطة حلقات خارج الخلية وحشوية. الذيل الكربوكسي الطرفي هو السيتوبلازم والذيل الطرفي الأميني خارج الخلية. يقع الكروموفور 11-cis-retinal chromophore في الحدود خارج الخلية لطائرة طبقة ثنائية الغشاء المفترضة.

يعمل Rhodopsin كمستقبلات G-Protein Combined ويؤدي إلى تنشيط G-Protein المسمى transducin. مما يؤدي إلى نشوء نشاط معترف به على أنه سلسلة جمالية تتبادل التنبيهات الكهربائية للعقل. يمتص حامل الصبغ الشبكي الفوتون الخفيف ويتشابه من 11-cis-retinal إلى all-trans-retinal. تتسبب هذه التقنية في حدوث تغيير توافقي في بروتين opsin الضروري الذي ينشط البروتين G. يشتمل رودوبسين على غشاء كروموفور مدمج في الغشاء ، 11-cis-retinal ، والذي يرتبط تساهميًا بـ opsin. هو غشاء بروتين ضروري لغشاء المحرك ويحتل 50٪ من مساحة سطح القرص والباقي مليء بالفوسفوليبيدات والكوليسترول

لتفاعل الأدوية التي تستخدم هدفها ، تلعب الوصلات الطبيعية للماء والكارهة دورًا مهمًا. عندما تتفاعل المنطقة الكارهة للماء من الدواء مع منطقة كارهة للماء في موقع الارتباط الخاص بك ، يتم تحرير جزيئات الماء العادية الموضوعة في الدواء وتحدث زيادة في الانتروبيا وطاقة الربط وهذا أمر كبير. في رودوبسين ، تحتوي بروتينات ألانين ، فالين ، ليسين ، إيزولوسين ، ميثيونين ، فينيل ألانين ، تريبتوفان ، تيروزين ، برولين على بقايا كارهة للماء مع القدرة على التفاعل مع بعضها البعض عن طريق وصلات شاحنة دير فال. تعتبر الوصلات الكارهة للماء مهمة أيضًا في التواجد المشترك للمخلفات الكارهة للماء

يتم تعيين تنشيط رودوبسين عن طريق الأيزومرة الضوئية لحاملها الصبغي الشبكي 11-cis والذي يتكون من البروتين مع جزء سفلي بروتوني (PSB) ، إلى شبكة عبر الشبكية بالكامل. يجلب هذا التحويل الضوئي تغييرات توافقية في البروتين الضروري لإعطاء سلسلة من الوسطاء Meta-I و Meta-II. Meta-I هو eqilibrium المطابق مع Meta-II. يمكن أن يكون Meta-II وسيطًا يساهم في تنشيط البروتين G غير المتجانسة ، المحول. يتطلب التحول إلى Meta-II إزالة البروتونات لقاعدة شيف البروتونية التي تم بروتوناتها لكل واحد من الوسط. تعد بروتونات Glu113 خطوة أساسية تساهم في تنشيط المستقبل. يحدث البروتون في الظلام السريع وينتقل البروتون إلى Glu113 أثناء التحول إلى Meta-I. يتم الانتهاء من تحور الجلوتامات إلى ألانين عن طريق كسر جسر الصوديوم بين البروتونات والمضادة المتطورة التي طورتها البروتينات الصحية. يغير الطفرة شبكة اللولب المرتبطة بـ H وتشكيل الشبكية.

تم استخدام Hyperchem لمقارنة النطاق الطيفي للشبكية في شكلها البروتوني والمتحور. تم إجراء الحسابات شبه التجريبية باستخدام جزء صغير من البروتينات يتكون من يجند شبكية العين وبقايا البروتين Ala-295 و Lys-296 و Thr-297 و Leu-112 و Glu-113 و Gly-114. تم حساب الأطياف بطريقة شبه تجريبية ZINDO / S '. تم إجراء الحسابات عن طريق اختيار الاستقطاب وحسابها باستخدام نقطة منفردة CI مصحوبة بمعيار مداري تم إطلاقه بشكل فردي. تم إجراء الحسابات عن طريق أخذ القيمة المشغولة وغير المشغولة 8. تم تعديل النطاق الإلكتروني بين الطول الموجي من 400 إلى 600 نانومتر باستخدام منزلقات "الحركة" و "عموم".

عندما يحصل رودوبسين على ضوء ملحوظ ، فإنه يطلق مستقبلات G-Protein المركبة. يؤدي إلى تغيير في حالة جزيء الإشارة. إذا امتص الجزيء فوتون C11-C12 مرتين تتحول رابطة الشبكية من رابطة الدول المستقلة إلى العابرة. مما يعني أنه عند تلقي إشارة ، سينتقل رودوبسين من نقطة "إيقاف" إلى نقطة "تشغيل".


جوهر

مقدمة للمستقبلات

أ مستقبل هو جزيء بروتيني يربط جزيء الإشارة الكيميائية - يسمى أ يجند - ويخضع لتغيير توافقي ينشط مسار الإشارات لإحداث استجابة خلوية في النهاية. غالبًا ما يتبع تنشيط المستقبل أ الرسول الثاني الإنتاج ، والذي قد ينشط شلالات الإشارات داخل الخلايا - تُعرف هذه العملية باسم نقل الإشارة.

هناك عدة فئات من المستقبلات:

  • مستقبلات البروتين جي
  • مستقبلات التيروزين كيناز
  • القنوات الأيونية ليجند
  • المستقبلات داخل الخلايا

هذه المقالة سوف تركز على مستقبلات البروتين جي ومسارات الإشارات الخاصة بهم.

هيكل GPCRs و G- البروتينات

المستقبلات المقترنة بالبروتين G ، والمعروفة أيضًا باسم مستقبلات 7-TM ، هي مستقبلات سطح الخلية (أي أنها موجودة على غشاء البلازما). يتكون GPCR من ملف عديد ببتيد واحد سلسلة مع طرف N خارج الخلية ، طرف C داخل الخلايا و 7 مجالات عبر الغشاء. يمكن تشكيل موقع ربط الترابط إما عن طريق نطاقات الغشاء الثاني والثالث.

صورة - بنية مستقبلات بروتين G داخل غشاء ، تُظهر مجالات الغشاء السبعة

SimpleMed الأصلي من تأليف Thomas Burnell

بروتينات G ، والمعروفة أيضًا باسم بروتينات ربط النوكليوتيدات الجوانين ، هي بروتينات الغشاء المحيطي. تتكون من 3 وحدات فرعية: أ ألفا الوحدة الفرعية وأ بيتا جاما الوحدة الفرعية (يتم دمج الوحدات الفرعية بيتا وجاما معًا بشكل دائم).

نقل الإشارة

عندما يرتبط ligand (ناهض في هذه الحالة) بـ GPCR ، يخضع GPCR ل تغيير متعلق بتكوين ويقال أنه تم تنشيطه. يمكن تلخيص ذلك بالمعادلة R = & GT R *. ثم يتفاعل GPCR المنشط مع بروتين G المرتبط به عن طريق التسبب GTP لتبادل الناتج المحلي الإجمالي على بروتين G ألفا الوحدة الفرعية. ينتج عن تبادل GTP-GDP هذا فصل الوحدات الفرعية ألفا وبيتا جاما. يمكن بعد ذلك الاستمرار في تنشيط هذه الوحدات الفرعية لتنشيط مختلف المستجيب البروتينات - وتشمل هذه الإنزيمات المرسال الثاني والقنوات الأيونية.

رسم بياني - تفعيل وتعطيل GPCR

SimpleMed الأصلي بواسطة جوش براي

تعمل الأنواع المختلفة من بروتين G على تنشيط مسارات إشارات مختلفة. بشكل عام ، سيكون للوحدة الفرعية G-alpha تأثير تحفيزي أو مثبط على إنزيم يولد جزيء رسول ثان والذي سيستمر بعد ذلك في تنشيط سلاسل إشارات مختلفة. قد تشارك الوحدة الفرعية beta-gamma أيضًا في إرسال الإشارات ، ولكن في هذه المقالة سنركز على ألفا الوحدة الفرعية.

يوجد 3 أنواع فرعية رئيسية من بروتين G-alpha:

جيس: ال جي ألفاس بروتين ينشط الانزيم adenylyl cyclaseالذي يولد الرسول الثاني ، دوري AMP (معسكر) من ATP. ينشط cAMP بروتين كيناز أ (PKA) بإلزامها وإعفائها من وحداتها الفرعية التنظيمية. PKA هو إنزيم كيناز الفوسفوريلات البروتينات المختلفة ، مما يؤدي إلى تنشيط أو تثبيط البروتين المستهدف. قد يكون هذا التفاعل جزءًا من سلسلة إشارات أكبر.

جيأنا: ال جي ألفاأنا البروتين الأوليمنع انزيم adenylyl، مما يسبب انخفاض المخيم جيل وبالتالي انخفاض نشاط PKA.

جيف: ال جي ألفاف بروتين ينشط الانزيم فسفوليباز ج، والذي يحول PIP2 (فوسفوليبيد) ل IP3 و DAG (الرسل الثاني). ارتفاع في الملكية الفكرية3 يتبعه بشكل عام يزيد في الكالسيوم داخل الخلايا لأنه يحفز إطلاق الكالسيوم من الشبكة الإندوبلازمية الملساء (انظر مقال عن نقل الغشاء وإشارات الكالسيوم).

رسم تخطيطي - مسارات تنشيط المصب المشتركة لمستقبلات البروتين G المقترنة. في هذا الرسم التخطيطي ، تشير الخطوط المنتهية بأسهم (مثل العمل على محلقة adenylyl في Gs) إلى زيادة في الإجراء ، وتشير الخطوط المنتهية في شكل "T" (مثل العمل على cyclase adenyly في Gi) إلى انخفاض في الإجراء.

SimpleMed الأصلي من تأليف Thomas Burnell

من أجل إنهاء الإشارة ، تحتوي وحدة G-alpha الفرعية على امتداد مجال GTPase الجوهري، والذي يحلل ببطء GTP المربوط إلى الناتج المحلي الإجمالي. بمجرد اكتمال التحلل المائي ، يتم إعادة تجميع الوحدات الفرعية ألفا وبيتا جاما وتصبح غير نشطة مرة أخرى ، مما يؤدي إلى إنهاء الإشارة.

هذا إعلان - نستخدمه لإبقاء SimpleMed مجانيًا! إذا رأيت شيئًا يعجبك ، فالرجاء النقر فوقه - فهو يدعم الموقع :)

تضخيم الإشارة

تعني ظاهرة تضخيم الإشارة أنه لا يلزم سوى عدد قليل من جزيئات الترابط لاستنباط استجابة خلوية كبيرة نسبيًا.

يتم تحقيق تضخيم الإشارة عبر شلالات الإشارات، حيث يقوم أحد الإنزيمات بتنشيط إنزيم آخر ، والذي بدوره سينشط إنزيمًا آخر ، وهكذا. يتم تضخيم الإشارة في كل مستوى من مستويات السلسلة حيث أن جزيء إنزيم واحد قادر على تنشيط عدة جزيئات بروتينية أخرى.

أمثلة ذات صلة سريريًا

GPCRs مهمة في استجابة الأنسجة ل الجهاز العصبي اللاإرادي. يمكن أن تعبر الأنسجة المستقبلات الكظرية - التي تستجيب للافراج عن تعاطف (ولا)الأدرينالين - و / أو مستقبلات المسكارينية، والتي تستجيب للافراج عن نظير السمبثاوي أستيل (ACh). يمكن تذكر اقتران هذه المستقبلات ببروتينات G الخاصة بها باستخدام قيس QIQ’.

  • ألفا 1 = & GT Gف
  • ألفا 2 = & GT Gأنا
  • بيتا 1 = & GT Gس
  • بيتا 2 = & GT Gس
  • م 1 = & GT Gف
  • م 2 = & GT Gأنا
  • م 3 = & GT Gف

الجدول - ملخص لـ GPCRs

SimpleMed الأصلي بواسطة جوشوا براي

مستقبلات ألفا 1 الأدرينالية يتم التعبير عنها في العضلات الملساء الشريانية المحيطية - يؤدي تحفيز هذه المستقبلات إلى تقلص العضلات الملساء ويترتب على ذلك تضيق الأوعية.

مستقبلات بيتا 1 الأدرينالية يمكن العثور عليها في قلب - سيؤدي تحفيز هذه المستقبلات إلى حدوث التهاب زيادة في معدل ضربات القلب والانقباض.

مستقبلات بيتا 2 الأدرينالية يمكن العثور عليها في العضلات الملساء القصبي و أيضا العضلات الوعائية الملساء في الشرايين التي تزود عضلات الهيكل العظمي و عضلة القلب (أي الشرايين التاجية) - يؤدي تحفيز هذه المستقبلات إلى استرخاء العضلات الملساء وبالتالي توسع القصبات و توسع الأوعية على التوالى.

تذكر: 'قلب واحد ورئتان(Beta-1 ، Beta-2).

ال قلب يعبر أيضا مستقبلات M2 - سيؤدي تحفيز هذه المستقبلات إلى حدوث معدل ضربات القلب في الانخفاض.


البروتين G & # x2010 المستقبلات المزدوجة: علم الأدوية الجزيئي من المفهوم الأكاديمي إلى البحث الصيدلاني

مستقبلات البروتين G: علم الأدوية الجزيئي يقدم ملخصًا واضحًا للمعرفة الحالية في هذا المجال سريع التطور. يبدأ الكتاب بمقدمة حول إشارات الجزيئات ومستقبلاتها ، ونظرة عامة على الأساليب التقنية المستخدمة في التحقيق في هذه التفاعلات. ثم تتم مناقشة الجوانب الهيكلية والوظيفية وخاصة الدوائية من GPCRs بمزيد من التفصيل ويتم تكريس الكثير من الاهتمام لتحليل وتفسير البيانات التجريبية. يتم الآن تقييم الاستخدام الواسع الانتشار للخلايا المؤتلفة ، وطفرات المستقبلات والخدع ذات الصلة في أبحاث الأدوية. يتم تكريس اهتمام خاص أيضًا للمفاهيم الموضعية ولكن غالبًا ما تكون غير مفهومة جيدًا ، مثل العداء الذي لا يمكن التغلب عليه ، والتفاعلات العكسية والتفاعلات الخيفية.

من خلال الجمع بين المعلومات العامة مع أحدث المفاهيم الرئيسية في أبحاث GPCR ، يزود هذا الكتاب المتميز القارئ بالخلفية اللازمة لفهم وتقييم الأدبيات الحالية بشكل نقدي.

كتبه خبيران من الأوساط الأكاديمية والصناعية ، مستقبلات البروتين G: علم الأدوية الجزيئي يقدم نظرة فريدة من المناهج الأكاديمية والتطبيقية التي تهدف إلى الكشف عن أفكار جديدة في البحوث الصيدلانية.

الكتاب مهم لأي شخص يشارك في تطوير الأدوية والبحوث قبل السريرية وأولئك الذين يحتاجون إلى العمل ضمن فرق متعددة التخصصات في صناعة المستحضرات الصيدلانية: من المحققين إلى مديري المنتجات أو الأطباء الذين يسعون إلى الحصول على فهم ميكانيكي واسع لتفاعلات مستقبلات الأدوية . كما أنه مورد لا يقدر بثمن لطلاب السنة النهائية الجامعيين وطلاب الدراسات العليا في علم العقاقير والبيولوجيا الخلوية والجزيئية.

المؤلف السير

بينجت فون منتزر. قسم الصيدلة الجزيئية ، شركة AstraZeneca ، السويد


فوسفوليباز A2

تلعب GPCRs أيضًا دورًا في التحكم في فسفوليباز A2 وتخليق حمض الأراكيدونيك (يتم تصنيعه لاحقًا في عدد من الوسطاء والمُعدِّلات الالتهابية) و eicosanoids.

إيكوسانويدس • تعتبر Eicosanoids "هرمونات محلية" حيث يحدث تأثيرها على الخلايا المجاورة (هرمونات الباراكرين). تشارك Eicosanoids في الإشارات داخل الخلايا عن طريق تحفيز GPCRs المقترنة بالأنواع الفرعية G-protein Gs و Gq و G12 / G13. يلعبون دورًا في أمراض القلب والأوعية الدموية ومستويات الدهون الثلاثية وضغط الدم والتهاب المفاصل.

  • أمثلة من Eicosanoids • الليكوترين والبروستاجلاندين والثرموبوكسانات
    • البروستاجلاندين تحفيز GPCRs المقترنة بـ Gs مما يؤدي إلى توسع الأوعية وتقليل تراكم الصفائح الدموية.

    انظر الحق • يرتبط البروستاجلاندين I2 (PGI2) بمستقبل البروستاغلاندين I2 (IPR) ، وهو عبارة عن GPCR ، مما يؤدي في النهاية إلى توسع الأوعية للعضلات الملساء بالإضافة إلى انخفاض تراكم الصفائح الدموية (منع الجلطة ، واحتمال تجلط الدم ، والتشكيل).

    • ثرومبوكسانات تحفيز GPCRs المقترنة بـ Gq و G12 / G13 مما يؤدي إلى تضيق الأوعية وزيادة تراكم الصفائح الدموية ، مما قد يؤدي إلى تجلط الدم (تجلط الدم).

    انظر الحق • يرتبط Thromboxane A2 [TXA2] بمستقبل الثرموبوكسان A2 [TXA2R] مما يؤدي إلى عدد من الأحداث التي يمكن أن تؤدي إلى انقطاع تدفق الدم (تجلط الدم) (على سبيل المثال ، تضيق الأوعية وتكدس الصفائح الدموية). يمكن أن يؤدي التخثر إلى أحداث أكثر خطورة مثل السكتة الدماغية.

    كما يمكنك أن تتخيل على الأرجح ، من الضروري الحفاظ على توازن مناسب من البروستاجلاندين والثرومبونكسانات لتجنب الإصابة بالأمراض بما في ذلك أمراض القلب والأوعية الدموية أو السكتة الدماغية.


    لي ، إيه جي الأغشية البيولوجية: أهمية التفاصيل الجزيئية. اتجاهات Biochem. علوم. 36, 493–500 (2011).

    جوردون ، ب وآخرون. HiLiDe: نهج منظم لتبلور بروتين الغشاء في الدهون والمنظفات. كريست. النمو ديس. 11, 2098–2106 (2011).

    لي ، إيه جي كيف تؤثر الدهون على أنشطة بروتينات الغشاء المتكاملة. بيوكيم. بيوفيز. اكتا 1666, 62–87 (2004).

    لاجانوفسكي ، إيه وآخرون. ترتبط بروتينات الغشاء بالدهون بشكل انتقائي لتعديل هيكلها ووظيفتها. طبيعة سجية 510, 172–175 (2014).

    Hunte، C. & amp Richers، S. Lipids وهياكل البروتين الغشائية. بالعملة. رأي. هيكل. بيول. 18, 406–411 (2008).

    كوشي ، سي وآخرون. دليل هيكلي للتفاعلات الدهنية الوظيفية في ناقل البيتين BetP. EMBO J. 32, 3096–3105 (2013).

    Long ، S.B. ، Tao ، X. ، Campbell ، E.B. & amp MacKinnon، R. التركيب الذري لقناة K + المعتمدة على الجهد في بيئة تشبه الغشاء الدهني. طبيعة سجية 450, 376–382 (2007).

    Guan، L.، Smirnova، I.N.، Verner، G.، Nagamori، S. & amp Kaback، HR Manipulation phospholipids من أجل بلورة بروتين نقل الغشاء. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 103, 1723–1726 (2006).

    Oates، J. & amp Watts، A. الكشف عن العلاقة الحميمة بين الدهون والكوليسترول وتنشيط GPCR. بالعملة. رأي. هيكل. بيول. 21, 802–807 (2011).

    أوستروم ، ر. & amp Insel ، P.A. الدور المتطور لأطواف الدهون والكافولايات في إشارات مستقبلات البروتين المقترن بالبروتين G: الآثار المترتبة على علم الأدوية الجزيئي. Br. فارماكول. 143, 235–245 (2004).

    هوانغ ، ب وآخرون. يقلل خفض الكوليسترول بواسطة ميثيل بيتا سيكلوديكسترين من إشارات دلتا الأفيونية بوساطة مستقبلات الأفيون في الخلايا العصبية ولكنه يعززها في الخلايا غير العصبية. بيوتشيم. فارماكول. 73, 534–549 (2007).

    ألبرت ، إيه.دي. ، يونج ، جي إي & أمبير يجل ، ب. تفاعلات رودوبسين - كوليسترول في أغشية القرص الخارجي لقضيب الأبقار. بيوكيم. بيوفيز. اكتا 1285, 47–55 (1996).

    Gimpl ، G. & amp Fahrenholz ، F. الكوليسترول كمثبت لمستقبل الأوكسيتوسين. بيوكيم. بيوفيز. اكتا 1564, 384–392 (2002).

    بوكادييل ، تي جيه. & amp ؛ Chattopadhyay ، A. ينظم الكوليسترول ارتباط الترابط و اقتران بروتين G بمستقبلات السيروتونين (1A) من الحصين البقري. بيوكيم. بيوفيز. اكتا 1663, 188–200 (2004).

    أوتس ، جيه وآخرون. دور الكوليسترول في نشاط واستقرار مستقبلات النيروتنسين 1. بيوكيم. بيوفيز. اكتا 1818, 2228–2233 (2012).

    شيريزوف ، ف وآخرون. هيكل بلوري عالي الدقة لمستقبلات مقترنة بالبروتين G بيتا 2 الأدرينالية البشرية. علم 318, 1258–1265 (2007).

    هانسون ، ماجستير وآخرون. يتم إنشاء موقع ارتباط محدد للكوليسترول بواسطة هيكل 2.8 A لمستقبلات بيتا 2 الأدرينالية البشرية. بنية 16, 897–905 (2008).

    ميتشل ، دي سي ، ستروم ، إم ، ميلر ، جيه إل وأمب ليتمان ، بي جي تعديل تشكيل الميتارودوبسين عن طريق طلب الكوليسترول الناجم عن الدهون ثنائية الطبقة. الكيمياء الحيوية 29, 9143–9149 (1990).

    Botelho، A.V.، Huber، T.، Sakmar، T.P. & أمبير براون ، م. يدفع الانحناء والقوى الكارهة للماء قلة القلة وتعديل نشاط رودوبسين في الأغشية. بيوفيز. ج. 91, 4464–4477 (2006).

    Botelho، A.V.، Gibson، N.J.، Thurmond، R.L.، Wang، Y. & amp Brown، M.F. الطاقة التوافقية للرودوبسين المعدلة بواسطة الدهون المكونة لللاميلار. الكيمياء الحيوية 41, 6354–6368 (2002).

    براون ، م. قوى الانحناء في تفاعلات البروتين الدهني في الغشاء. الكيمياء الحيوية 51, 9782–9795 (2012).

    Soubias ، O. ، Teague ، W.E. Jr. ، Hines ، K.G. ، Mitchell ، DC & amp Gawrisch ، K. مساهمة طاقة الغشاء المرنة في وظيفة رودوبسين. بيوفيز. ج. 99, 817–824 (2010).

    Soubias ، O. ، Teague ، W.E. & amp Gawrisch، K. دليل على الخصوصية في تفاعلات الدهن-رودوبسين. J. بيول. تشيم. 281, 33233–33241 (2006).

    هناك حاجة إلى Jastrzebska، B.، Goc، A.، Golczak، M. & amp Palczewski، K. الكيمياء الحيوية 48, 5159–5170 (2009).

    إيناغاكي ، إس وآخرون. تعديل التفاعل بين مستقبلات نيوروتنسين NTS1 وبروتين Gq بواسطة الدهون. جيه مول. بيول. 417, 95–111 (2012).

    وورتون ، إم آر وآخرون. ينشط المستقبل المقترن بالبروتين G الأحادي المعزول في جسيم البروتين الدهني عالي الكثافة بكفاءة بروتين G الخاص به. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 104, 7682–7687 (2007).

    راسموسن ، إس جي وآخرون. التركيب البلوري لمركب بروتين β2 مستقبلات الأدرينالية- Gs. طبيعة سجية 477, 549–555 (2011).

    ياو ، X.J. وآخرون. تأثير فعالية الترابط على تكوين واستقرار مركب بروتين GPCR-G. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 106, 9501–9506 (2009).

    راسموسن ، إس جي وآخرون. هيكل الحالة النشطة المستقرة للجسم النانوي لمستقبل الأدرينالية β2. طبيعة سجية 469, 175–180 (2011).

    شولر ، ماجستير ، دينيسوف ، آي جي. & amp Sligar، S.G. Nanodiscs كأداة جديدة لفحص تفاعلات البروتين الدهني. طرق مول. بيول. 974, 415–433 (2013).

    نيغارد ، آر وآخرون. العملية الديناميكية لتفعيل مستقبلات الأدرينالية β (2). زنزانة 152, 532–542 (2013).

    مانجليك ، إيه وآخرون. رؤى هيكلية في العملية الديناميكية لإشارات مستقبلات β2 الأدرينالية. زنزانة 161, 1101–1111 (2015).

    Tsukamoto ، H. ، Sinha ، A. ، DeWitt ، M. & amp Farrens ، DL. رودوبسين أحادي هو الحد الأدنى من الوحدة الوظيفية المطلوبة لربط الإيقاف. جيه مول. بيول. 399, 501–511 (2010).

    فليسلر ، إس جيه. & أمبير أندرسون ، R.E. الكيمياء والتمثيل الغذائي للدهون في شبكية الفقاريات. بروغ. الدقة الدهنية. 22, 79–131 (1983).

    وورتون ، إم آر وآخرون. اقتران فعال من ترانسدوسين إلى رودوبسين أحادي في طبقة ثنائية فسفوليبيد. J. بيول. تشيم. 283, 4387–4394 (2008).

    تسوكاموتو ، H. ، Szundi ، I. ، Lewis ، J.W. ، Farrens ، D.L. & amp Kliger ، DS Rhodopsin في nanodiscs له غشاء أصلي يشبه الوسط الضوئي. الكيمياء الحيوية 50, 5086–5091 (2011).

    Kenakin ، T. فعالية الدواء في المستقبلات المقترنة بالبروتين جي. Annu. القس فارماكول. توكسيكول. 42, 349–379 (2002).

    جرانيير ، إس وآخرون. التغييرات الهيكلية والتوافقية في المجال الطرفي C لمستقبل beta2 الأدريني: رؤى من دراسات نقل طاقة الرنين الفلوري. J. بيول. تشيم. 282, 13895–13905 (2007).

    تابلي ، تي. & amp Vickery، L.E. اتجاه ربط الركيزة التفضيلي بواسطة الموصي الجزيئي HscA. J. بيول. تشيم. 279, 28435–28442 (2004).

    فيليز رويز ، ج. & amp Sunahara ، R.K. إعادة تكوين المستقبلات المقترنة ببروتين G في نظام نموذجي ثنائي الطبقة: جزيئات البروتين الدهني عالية الكثافة المعاد تكوينها. طرق مول. بيول. 756, 167–182 (2011).

    بليغ ، إي. & amp Dyer، W.J. طريقة سريعة لاستخراج الدهون الكلية وتنقيتها. علبة. J. Biochem. فيسيول. 37, 911–917 (1959).


    الخطوات الأولية في نظام الإشارات GPCR

    كشفت المقاربات الفيزيائية الحيوية والكيميائية الحيوية أن أنظمة إشارات GPCR تتضمن سلسلة من الأحداث التي تحدث في البداية في غشاء الخلية وتعديل إنتاج وانتشار جزيئات المرسل الثاني داخل الخلية (الشكل 2) (Lamb، 1996 Ferrandon et al. ، 2009). يتم بدء هذه الأحداث من قبل

    الإطار 1. مفاهيم مغاير مستقبلات وفسيفساء مستقبلات

    في الثمانينيات ، قدم Agnati و Fuxe مفهوم تفاعلات المستقبلات بين الغشاء بين أنواع مختلفة من GPCRs ، بناءً على تأثيرات الببتيدات العصبية على خصائص الارتباط لمستقبلات أحادي الأمين في مستحضرات غشاء البلازما من مناطق منفصلة من الدماغ (Agnati et al. ، 1980 Fuxe et al. ، 1981 Fuxe et al. ، 1983 Fuxe and Agnati ، 1985). كانت هذه النتائج متوافقة مع النتائج السابقة (Limbird et al. ، 1975) التي تظهر تعاونًا سلبيًا في β-ARs ، والذي يمكن تفسيره من خلال وجود أجهزة homodimers مستقبلية تؤدي إلى تفاعلات بين الموقع والموقع. دراسات إضافية في الجسم الحي ، والتي فحصت تفاعلات الكلونيدين (ناهض جزئي لـ α2 أ-ARs) والببتيد العصبي Y (NPY وهو ناقل عصبي من الأحماض الأمينية 36) في دورات النوم واليقظة والتحكم في ضغط الدم الشرياني في كل من الجرذان العادية وفئران ارتفاع ضغط الدم تلقائيًا (Fuxe et al.، 1989 Fuxe، 1990 Yang et al.، 1994). دعم وجود تفاعلات المستقبلات وأهميتها الوظيفية المحتملة. كنتيجة منطقية لمؤشرات التفاعلات الفيزيائية المباشرة بين مستقبلات الببتيد العصبي وأحادي الأمين ، تم تقديم مصطلح التغاير لوصف تفاعل معين بين أنواع مختلفة من GPCRs (Zoli et al. ، 1993). تم تأكيد مفهوم مغاير GPCR لاحقًا من خلال الدراسات التي تفيد بأن اثنين من مونومرات GPCR غير الوظيفية ، GABAب 1 وجاباB2، يمكن أن تتجمع في إشارات غير متجانسة على سطح الخلية لنقل التأثير المثبط للناقل العصبي γ-aminobutyric acid (GABA) (مارشال وآخرون ، 1999): عند التعبير عنها بمفردها ، فإن GABAب 1 يتم الاحتفاظ بالمستقبلات في الشبكة الإندوبلازمية ، وهي قادرة على الوصول إلى سطح الخلية وربط GABA فقط في وجود شريكها ، GABAB2 مستقبل.

    في عام 1982 ، اقترح أغناتي وزملاؤه أن مجموعات من أكثر من اثنين من المستقبلات ، تمثل أوليغومرات عالية المستوى ، تسمى فسيفساء المستقبلات (RMs) ، حيث يمثل كل مستقبل قطعة صغيرة داخل الفسيفساء ، يمكن أن توجد وتتفاعل مع بعضها البعض (أي من خلال التفاعلات الخيفية) في غشاء البلازما (Agnati et al. ، 1982 Zoli et al. ، 1993). تم اقتراح أن تعمل RM كوحدة متكاملة ذات خصائص تشوير فريدة يتم تعديلها بواسطة تفاعلات مستقبلات مستقبلات خيفي. من المحتمل أن يتأثر الإجراء التكاملي لـ RM ليس فقط بقياس العناصر المتكافئة ، ولكن أيضًا بالترتيب الطوبولوجي لمستقبلاته الفردية (Agnati et al. ، 2005 Agnati et al. ، 2007). تدعم دراسة حديثة أجراها فونج وزملاؤه مفهوم RM من خلال إظهار أن β شديد النقاء2يمكن أن تتجمع بروتومرات AR المعاد تكوينها إلى حويصلات فسفوليبيدية معًا لتشكيل مركب رباعي الشكل يتم تثبيته بربط ناهضات عكسية (Fung et al. ، 2009). تُظهر هذه الدراسة ليس فقط أن GPCR يمكن أن يُظهر بالفعل تعاونًا من خلال تكوين أوليغومرات عالية الرتبة تتجاوز مجرد homodimers ، ولكن أيضًا أن GPCRs يمكن أن تتجمع معًا من خلال تفاعلات مستقبلات - مستقبلات مباشرة. في الواقع ، يتم إجراء معظم الدراسات حول قلة القلة GPCR في الخلايا الحية باستخدام الأساليب البصرية والكيميائية الحيوية [على سبيل المثال. لا تستبعد تقنيات نقل طاقة الرنين والتلألؤ الحيوي (BRET) المستندة إلى الترسيب المناعي المشترك] لتحديد تكوين وتعديل معقدات مستقبلات المستقبلات احتمال أن تكون أوليغومرات المستقبلات مرتبطة ببعضها البعض بواسطة بروتينات سقالة ، بدلاً من الانخراط في مستقبلات مباشرة - تفاعلات المستقبلات. أظهرت الطبيعة شديدة النقاء للدراسة التي أجراها فونج وزملاؤه بشكل مقنع أن تكوين رتبة أعلى β2يحدث مجمع AR بدون بروتينات أخرى.

    يجند الارتباط بمستقبل غير نشط يتحول إلى شكل نشط. يتم تشغيل مفتاح المستقبل هذا عن طريق إعادة الترتيب داخل الجزيئية بين حلزونات غشاء المستقبل ، وخاصة الحلزونات 3 و 6 (بورن ، 1997). تفعيل β2مستقبلات الأدرينالية (β2-AR) ، على سبيل المثال ، من خلال إطلاق "القفل الأيوني" الذي يربط الجوانب السيتوبلازمية للحلزون 3 واللولب 6 معًا في التشكل غير النشط للمستقبل ، وآلية التبديل الدوارة التي تعدل تشكيل الحلزون 6 (ياو وآخرون ، 2006). تعتبر هذه التغييرات التوافقية لفضح مجالات المستقبلات داخل الخلايا على الجانب العصاري الخلوي ، والتي تتفاعل وتنشط بروتينات جي. كشف نهج FRET (للمراجعة ، انظر Vilardaga et al. ، 2009 Lohse et al. ، 2008) أن عمليات إعادة الترتيب داخل الجزيئية المرتبطة بتنشيط المستقبلات في الخلايا الحية تتقدم مع حركية سريعة (Vilardaga et al. ، 2003). تنشيط المستقبل بواسطة ناقل عصبي صغير مثل الأدينوزين أ2 أ مستقبلات α2 أ- و β1-المستقبلات الأدرينالية ، والمستقبلات المسكارينية تحدث مع ثابت زمني 40 مللي ثانية ، في حين أن تنشيط المستقبل لهرمون الغدة الجار درقية الأكبر يستمر في غضون -1 ثانية (Vilardaga et al.، 2003 Vilardaga، 2010 Maier-Peuschel et al. ، 2010). يُعتقد أن أحد الأسباب الميكانيكية لهذا الاختلاف البالغ 25 ضعفًا في حركية تنشيط المستقبلات يعتمد على أنماط مميزة للربط بين هرمونات الببتيد والجزيئات الأصغر (Castro et al. ، 2005 Vilardaga ، 2010).

    تتفاعل GPCRs المنشط بعد ذلك مع بروتينات G غير المتجانسة مع الحركية التي ، في سياق المستوى المنخفض من بروتينات G ، لا يتم تحديدها من خلال الدورة الزمنية لتنشيط المستقبلات ، بل من خلال عملية تصادم محدودة الانتشار. ومع ذلك ، عند مستوى عالٍ من تعبير البروتين G ، يمكن أن يكون التفاعل بين المستقبل والبروتين G بنفس سرعة تنشيط المستقبل نفسه ، مع ثابت زمني يتراوح من 40 مللي ثانية إلى ثانية واحدة ، اعتمادًا على طبيعة المستقبل (Hein ، 2005 فيراندون وآخرون ، 2009). تؤدي الخطوة التي تلي التفاعل السريع بين المستقبل النشط وبروتين G إلى إطلاق تبادل الناتج المحلي الإجمالي- GTP على الوحدة الفرعية Gα من خلال إعادة الترتيب التوافقي أو التفكك بين الوحدات الفرعية Gα و Gβγ التي تحدث مع حركية أبطأ بكثير ، مع عرض نصف الوقت (ر1/2) من

    0.5-1 ثانية لمستقبلات الأدرينالية والأدينوزين ، و ر1/2-1-2 ثانية لمستقبل هرمون الغدة الجار درقية (Bünemann et al.، 2003 Nikolaev et al.، 2006 Hein et al.، 2006 Ferrandon et al.، 2009). هذه الخطوة ، على عكس تنشيط المستقبلات وتفاعلات مستقبلات البروتين G ، هي خطوة تحديد معدل تنشيط البروتين G.


    شكر وتقدير

    نشكر الدكتور WG Barnes على بناء 13A و N Hansen للمناقشة والنصائح المفيدة حول CMA-ES. GD was funded by a fellowship from the French MRT. This work was supported by the INRA AIP AgroBI, ‘Action d'envergure’ AE INRIA/INRA Regate and by ‘Agence Nationale de Recherche’ ANR-Blanc GPCRnet.

    Author contributions: DH and GD contributed equally to this work. FC, FF and ER designed the study. DH, AP, FC and FF did the modeling and biological interpretations were done by PC and ER. AR, DH, AP and FF performed the parameter optimizations. DH and AP performed sensitivity analyses. SA, JK and RJL contributed to the generation and conceptualization of the biological data. GD, NG and ER did the experimental validation. CG and LD performed the reverse phase protein array analyses. VP and JDV contributed to the FRET experiments. DH and ER wrote the manuscript with inputs from the other authors.


    شاهد الفيديو: اعرف البروتين المناسب لجسمك عشان تزيد عضل اسرع (سبتمبر 2022).