Thụ thể bắt cặp với protein G

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Một thụ thể giảm đau μ bắt cặp với protein G với chất kích thích của nó.
Một cấu trúc với bảy đoạn xoắn ốc α nằm trong lớp màng tế bào của một thụ thể bắt cặp với protein G.

Thụ thể bắt cặp với protein G (G protein-coupled receptor - GPCR), còn có tên là thụ thể bảy vực xuyên màng, thụ thể 7TMs, thụ thể bảy đoạn xoắn ốc (heptahelical receptor), thụ thể uốn khúc hình rắn (serpentine receptor), thụ thể liên kết với protein G (G protein-linked receptors - GPLR), là một họ protein lớn bao hàm những thụ thể màng sinh chất có khả năng cảm nhận được các phân tử bên ngoài tế bào và qua đó kích thích các quá trình truyền dẫn tín hiệu để dẫn đến kết quả cuối cùng là tạo ra phản ứng thích hợp cho tế bào. Thụ thể bắt cặp protein G chỉ được tìm thấy trong các sinh vật nhân chuẩn, bao gồm cả nấm men, trùng đuôi roi dạng phễu (choanoflagella),[1]động vật. Các phối thể bám vào và kích hoạt thụ thể G bao gồm các hợp chất nhạy cảm với ánh sáng, phân tử mùi hương, pheromone, kích hãm tố, và chất dẫn truyền thần kinh; các phối thể này rất đa dạng về kích thước từ những phân tử nhỏ cho đến các đoạn peptide hay các protein lớn. Thụ thể bắt cặp protein G có liên quan tới nhiều bệnh tật trong cơ thể và cũng là mục tiêu của khoảng 30 phần trăm số dược phẩm hiện nay.[2][3]

Có hai quá trình dẫn truyền tín hiệu chủ yếu có sự góp mặt của thụ thể GCPR: quá trình AMP vòng và quá trình phosphatidylinositol.[4] Khi một phối thể bám vào GPCR, nó khiến cấu hình của GPCR thay đổi và điều này cho phép GPCR hoạt động như một nhân tố trao đổi guanine nucleotide (guanine nucleotide exchange factor - GEF). Tức là GPCR sẽ hoạt hóa một protein G đi kèm với nó bằng việc trao đổi GDP của nó cho một GTP. Tiểu đơn vị α của protein cùng với GTP đó lúc này có thể tách rời khỏi các tiểu đơn vị β và γ để tác động đến các protein dẫn truyền tín hiệu nội bào hay các protein chức năng đích; cái này tùy thuộc vào tiểu đơn vị α thuộc vào loại gì (Gαs, Gαi/o, Gαq/11, Gα12/13).[5]:1160

Phân loại[sửa | sửa mã nguồn]

Vai trò sinh lí[sửa | sửa mã nguồn]

GPCR có mặt trong nhiều quá trình sinh lí của cơ thể, tỉ như:

  1. Vai trò trong thị giác: GPCR opsin sử dụng một phản ứng quang đồng phân hóa để chuyển các bức xạ điện từ thành các tín hiệu tế bào. Ví dụ như rhodopsin sử dụng sự chuyển đổi võng mạc 11-cis thành võng mạc tất cả trans nhằm phục vụ mục đích này.
  2. Vai trò trong khứu giác: thụ thể của biểu mô khứu giác bám vào các chất thơm (thụ thể chất thơm) và các pheromone (thụ thể xương lá mía).
  3. Điều chỉnh tính khí và hành vi: các thụ thể trong não động vật có vú bám vào một số chất dẫn truyền thần kinh, bao gồm, including serotonin, dopamine, axít Gamma-aminobutyric (GABA), và glutamate.
  4. Điều hòa các hoạt động của hệ miễn dịch và phản ứng sưng viêm: thụ thể chemokine bám vào các phối thể có vai trò trung gian giữa sự liên lạc của tế bào với hệ thống miễn dịch; các thụ thể như histamine bám vào các chất môi giới sưng viêm và tác động vào các tế bào đích trong phản ứng sưng viêm.
  5. Truyền tín hiệu trong hệ thần kinh tự chủ: cả hệ thần kinh giao cảmhệ thần kinh phó giao cảm đều được điều tiết bởi các quá trình liên quan tới GPCR, chúng chịu trách nhiệm trong việc kiểm soát nhiều chức năng tự động của cơ thể tỉ như huyết áp, nhịp tim và quá trình tiêu hóa.
  6. Cảm nhận số phận của tế bào: vai trò mới của GPCR trong việc điều tiết "số phận" của tế bào.

Cấu trúc[sửa | sửa mã nguồn]

GPCR là một protein xuyên màng trong đó bảy vực của nó nằm xuyên qua lớp màng sinh chất, chúng là các chuỗi xoắn xuyên màng. Phần nằm bên ngoài tế bào của thụ thể có thể được glycosylat hóa. Các vòng nằm ở bên ngoài tế bào của GCPR cũng bao hàm các cysteine hình thành nên các liên kết disulfide để ổn định cấu trúc của thụ thể. Một vài protein xoắn xuyên màng (channelrhodopsin) giống như GPCR có thể bao hàm các kênh ion nằm trong protein đó.

Các mô hình cấu trúc ban đầu về các GPCR được xây dựng phỏng theo các nghiên cứu về bacteriorhodopsin, theo đó một cấu trúc đã được xác minh dựa trên sự nhiễu xạ điện tử (PDB 2BRD, 1AT9)[6][7]phương pháp tinh thể học tia X (1AP9).[8] Vào năm 2000, cấu trúc tinh thể đầu tiên của GPCR của động vật có vú (rhodopsin của bò (1F88) đã được tìm ra.[9] Trong khi cấu trúc đặc trưng - tức bảy chuỗi xoắn xuyên màng - được bảo tồn cao, hướng xoắn tương đối của các chuỗi xoắn này khác nhiều so với bacteriorhodopsin. Năm 2007, cấu trúc đầu tiên của GPCR người (2R4R, 2R4S) đã được tìm ra.[10] Sự kiện này được nối tiếp bởi một cấu trúc độ phân giải cao hơn của cùng một thụ thể (2RH1).[11][12] Cấu trúc của thụ thể GPCR β2-adrenergic này rất giống với cấu trúc của rhodopsin bò xét về hướng xoắn của bảy chuỗi xoắn xuyên màng, tuy nhiên cấu hình của vòng nằm ngoài tế bào thứ hai thì khác nhau hoàn toàn. Vì vòng này cấu thành một cái nắp che phủ vị trí bám của phối thể, sự khác nhau ở vòng này cho thấy những khó khăn trong việc xây dựng mô hình tương đồng của toàn bộ hệ GPCR nếu chỉ dựa vào mỗi cấu trúc của rhodopsin.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ King N, Hittinger CT, Carroll SB (2003). “Evolution of key cell signaling and adhesion protein families predates animal origins”. Science 301 (5631): 361–3. doi:10.1126/science.1083853. PMID 12869759. 
  2. ^ Filmore, David (2004). “It's a GPCR world”. Modern Drug Discovery (American Chemical Society) 2004 (November): 24–28. 
  3. ^ Overington JP, Al-Lazikani B, Hopkins AL (December năm 2006). “How many drug targets are there?”. Nat Rev Drug Discov 5 (12): 993–6. doi:10.1038/nrd2199. PMID 17139284. 
  4. ^ Gilman A.G. (1987). “G Proteins: Transducers of Receptor-Generated Signals”. Annual Review of Biochemistry 56: 615–649. doi:10.1146/annurev.bi.56.070187.003151. PMID 3113327. 
  5. ^ Wettschureck N, Offermanns S (October năm 2005). “Mammalian G proteins and their cell type specific functions”. Physiol. Rev. 85 (4): 1159–204. doi:10.1152/physrev.00003.2005. PMID 16183910. 
  6. ^ Grigorieff N, Ceska TA, Downing KH, Baldwin JM, Henderson R (1996). “Electron-crystallographic refinement of the structure of bacteriorhodopsin”. J. Mol. Biol. 259 (3): 393–421. doi:10.1006/jmbi.1996.0328. PMID 8676377. 
  7. ^ Kimura Y, Vassylyev DG, Miyazawa A, Kidera A, Matsushima M, Mitsuoka K, Murata K, Hirai T, Fujiyoshi Y (1997). “Surface of bacteriorhodopsin revealed by high-resolution electron crystallography”. Nature 389 (6647): 206–11. doi:10.1038/38323. PMID 9296502. 
  8. ^ Pebay-Peyroula E, Rummel G, Rosenbusch JP, Landau EM (1997). “X-ray structure of bacteriorhodopsin at 2.5 angstroms from microcrystals grown in lipidic cubic phases”. Science 277 (5332): 1676–81. doi:10.1126/science.277.5332.1676. PMID 9287223. 
  9. ^ Palczewski K, Kumasaka T, Hori T, Behnke CA, Motoshima H, Fox BA, Trong IL, Teller DC, Okada T, Stenkamp RE, Yamamoto M, Miyano M (2000). “Crystal structure of rhodopsin: A G protein-coupled receptor”. Science 289 (5480): 739–45. doi:10.1126/science.289.5480.739. PMID 10926528. 
  10. ^ Rasmussen SG, Choi HJ, Rosenbaum DM, Kobilka TS, Thian FS, Edwards PC, Burghammer M, Ratnala VR, Sanishvili R, Fischetti RF, Schertler GF, Weis WI, Kobilka BK (2007). “Crystal structure of the human β2-adrenergic G-protein-coupled receptor”. Nature 450 (7168): 383–7. doi:10.1038/nature06325. PMID 17952055. 
  11. ^ Cherezov V, Rosenbaum DM, Hanson MA, Rasmussen SG, Thian FS, Kobilka TS, Choi HJ, Kuhn P, Weis WI, Kobilka BK, Stevens RC (2007). “High-resolution crystal structure of an engineered human β2-adrenergic G protein-coupled receptor”. Science 318 (5854): 1258–65. doi:10.1126/science.1150577. PMC 2583103. PMID 17962520. 
  12. ^ Rosenbaum DM, Cherezov V, Hanson MA, Rasmussen SG, Thian FS, Kobilka TS, Choi HJ, Yao XJ, Weis WI, Stevens RC, Kobilka BK (2007). “GPCR engineering yields high-resolution structural insights into β2-adrenergic receptor function”. Science 318 (5854): 1266–73. doi:10.1126/science.1150609. PMID 17962519. 

Tài liệu tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

Bản mẫu:Transmembrane receptors Bản mẫu:G protein-coupled receptors