Receptor (biochemie)

Rozbalit box

Obsah boxu

Receptor je v biochemii a farmakologii makromolekula, nejčastěji proteinové povahy, která je schopna specificky vázat určitou nízkomolekulární látku, tzv. ligand (například hormon, neurotransmiter, cytokin nebo lék). Tato vazba spouští v buňce kaskádu biochemických reakcí, které vedou ke specifické buněčné odpovědi. Receptory jsou klíčovými prvky v systému buněčné signalizace, který umožňuje komunikaci mezi buňkami a koordinaci jejich funkcí v mnohobuněčném organismu.

Funkce receptorů je zásadní pro téměř všechny fyziologické procesy, včetně růstu, metabolismu, smyslového vnímání, regulace nálady a imunitní odpovědi. Poruchy jejich funkce jsou spojeny s mnoha onemocněními, jako je cukrovka, hypertenze, rakovina nebo deprese. Z tohoto důvodu jsou receptory jedním z nejdůležitějších cílů pro vývoj nových léčiv.

📜 Historie a objev

Koncept receptorů se vyvíjel postupně na přelomu 19. a 20. století. Německý lékař a vědec Paul Ehrlich při studiu účinků toxinů a protilátek formuloval princip "corpora non agunt nisi fixata" (látky neúčinkují, pokud nejsou navázány). Předpokládal existenci specifických "postranních řetězců" na buňkách, které se vážou na cizorodé látky.

Paralelně britský fyziolog John Newport Langley, studující účinky atropinu a kurare na nervosvalovém spojení, navrhl v roce 1905 existenci "receptivní substance" (receptive substance), která zprostředkovává účinek chemických látek na buňku. Tyto rané koncepty položily teoretický základ pro moderní receptorovou teorii, která byla potvrzena až s rozvojem biochemických a molekulárně-biologických metod ve druhé polovině 20. století, které umožnily izolaci a charakterizaci prvních receptorových proteinů.

⚙️ Základní principy funkce

Funkce receptoru je založena na několika klíčových principech, které určují jeho interakci s ligandem a následný přenos signálu.

Specificita: Receptor váže pouze určitý typ ligandu nebo skupinu strukturně podobných ligandů. Tato specificita je dána trojrozměrnou strukturou vazebného místa receptoru, která je komplementární ke struktuře ligandu. Tento princip je často přirovnáván k zámku a klíči, kde receptor je zámek a ligand klíč.
Afinita: Míra síly, kterou se ligand váže na receptor. Receptory s vysokou afinitou vyžadují pro svou aktivaci jen nízkou koncentraci ligandu, zatímco receptory s nízkou afinitou potřebují koncentraci vyšší. Afinita je kvantifikována pomocí disociační konstanty (K_d).
Saturabilita: Počet receptorů na buňce je konečný. Při zvyšování koncentrace ligandu se postupně obsazují všechna vazebná místa, až dojde k jejich nasycení (saturaci). V tomto bodě již další zvyšování koncentrace ligandu nevede ke zvýšení biologické odpovědi.
Přenos signálu (Signální transdukce): Vazba ligandu na receptor vyvolá konformační změnu v molekule receptoru. Tato změna je prvním krokem v procesu zvaném signální transdukce, což je kaskáda molekulárních událostí, která přenáší signál z vnějšího prostředí buňky dovnitř a zesiluje ho, což nakonec vede ke specifické buněčné odpovědi (např. změna v genové expresi, otevření iontového kanálu nebo aktivace enzymu).

🏛️ Klasifikace a typy receptorů

Receptory lze dělit podle různých kritérií, nejčastěji podle jejich lokalizace v buňce a mechanismu přenosu signálu.

🌐 Receptory na buněčné membráně

Tyto receptory jsou integrální membránové proteiny, které se vážou na hydrofilní ligandy (např. peptidové hormony, neurotransmitery), jež nemohou volně procházet buněčnou membránou.

Receptory spřažené s G-proteinem (GPCR)

Jedná se o největší a nejrozmanitější skupinu membránových receptorů. Jejich struktura je charakterizována sedmi transmembránovými helixy. Vazba ligandu na extracelulární část receptoru způsobí konformační změnu, která aktivuje na vnitřní straně membrány navázaný G-protein. Aktivovaný G-protein následně ovlivňuje aktivitu dalších enzymů (např. adenylátcykláza, fosfolipáza C), což vede k produkci tzv. druhých poslů (např. cAMP, IP₃, DAG). Tito druzí poslové pak spouštějí další buněčné procesy.

Příklady: Adrenergní receptory (pro adrenalin a noradrenalin), dopaminový receptory, opioidní receptory, rhodopsin (receptor pro světlo v sítnici).

Receptorové tyrosinkinázy (RTK)

Tyto receptory mají vlastní enzymatickou aktivitu. Skládají se z extracelulární domény pro vazbu ligandu, jedné transmembránové domény a intracelulární domény s aktivitou tyrosinkinázy. Vazba ligandu (typicky růstových faktorů) způsobí dimerizaci dvou receptorových molekul. Tím se aktivuje jejich kinázová aktivita, což vede k vzájemné fosforylaci tyrosinových zbytků (autofosforylace). Fosforylované tyrosiny slouží jako vazebná místa pro další signální proteiny, které přenášejí signál dále do buňky. Hrají klíčovou roli v regulaci buněčného růstu, dělení a diferenciace.

Příklady: Inzulinový receptor, receptor pro epidermální růstový faktor (EGFR), receptor pro vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGFR).

Iontové kanály řízené ligandem (LGIC)

Tyto receptory jsou zároveň iontovými kanály. Vazba specifického ligandu (neurotransmiteru) způsobí rychlou změnu konformace proteinu, která vede k otevření kanálu a umožňuje průchod specifických iontů ([[Na⁺]], [[K⁺]], [[Ca²⁺]], [[Cl^-]]) přes membránu. To vede k rychlé změně membránového potenciálu a je základem pro rychlý synaptický přenos v nervové soustavě.

Příklady: Nikotinový acetylcholinový receptor, GABA-A receptor, NMDA receptor.

🧬 Intracelulární receptory

Tyto receptory se nacházejí volně v cytoplazmě nebo v buněčném jádře. Jejich ligandy jsou malé, lipofilní molekuly (např. steroidní hormony, hormony štítné žlázy, vitamin D), které mohou volně procházet buněčnou membránou.

Jaderné receptory

Po navázání ligandu v cytoplazmě nebo přímo v jádře tvoří komplex ligand-receptor, který funguje jako transkripční faktor. Tento komplex se váže na specifické sekvence DNA zvané HRE (Hormone Response Elements) a reguluje transkripci cílových genů. Odpověď na aktivaci těchto receptorů je proto pomalejší (hodiny až dny), ale dlouhodobější, protože zahrnuje syntézu nových proteinů.

Příklady: Estrogenový receptor, androgenní receptor, glukokortikoidní receptor, receptor pro hormony štítné žlázy.

💊 Ligandy: Agonisté a antagonisté

Látky, které se vážou na receptory, se v farmakologii dělí na dvě hlavní skupiny podle toho, jaký účinek po vazbě vyvolají.

Agonisté

Agonista je ligand, který se váže na receptor a aktivuje ho, čímž vyvolá biologickou odpověď. Napodobuje tak účinek přirozeného (endogenního) ligandu.

Plný agonista: Vyvolává maximální možnou odpověď. Příkladem je morfin na opioidních receptorech.
Parciální agonista: Vyvolává odpověď, která je slabší než u plného agonisty, i když obsadí všechna vazebná místa. Příkladem je buprenorfin.
Inverzní agonista: Váže se na stejné místo jako agonista, ale vyvolává opačný účinek než agonista. Stabilizuje receptor v jeho neaktivní konformaci.

Antagonisté

Antagonista je ligand, který se váže na receptor, ale neaktivuje ho. Svou přítomností blokuje vazebné místo a brání tak agonistovi v jeho navázání a aktivaci receptoru. Sám o sobě nemá žádný účinek, jeho působení je patrné pouze v přítomnosti agonisty.

Kompetitivní antagonista: Soutěží (kompetuje) s agonistou o stejné vazebné místo. Jeho účinek lze překonat zvýšením koncentrace agonisty. Příkladem jsou beta-blokátory.
Nekompetitivní antagonista: Váže se na jiné (alosterické) místo na receptoru nebo se na vazebné místo váže ireverzibilně. Jeho účinek nelze překonat zvýšením koncentrace agonisty.

⚕️ Klinický význam

Receptory jsou cílem pro více než polovinu všech moderních léčiv. Pochopení jejich funkce a regulace je klíčové pro léčbu širokého spektra nemocí.

Kardiovaskulární systém: Beta-blokátory (antagonisté na beta-adrenergních receptorech) se používají k léčbě hypertenze a srdečních arytmií.
Centrální nervový systém: Antidepresiva typu SSRI ovlivňují transportéry (které jsou funkčně podobné receptorům) pro serotonin. Antipsychotika často blokují dopaminové receptory. Benzodiazepiny působí jako pozitivní alosterické modulátory na GABA-A receptorech.
Endokrinologie: Léčba diabetes mellitus 1. typu spočívá v podávání inzulinu, který aktivuje inzulinové receptory. Hormonální antikoncepce využívá syntetické analogy estrogenu a progesteronu.
Onkologie: Mnoho protinádorových léků cílí na receptorové tyrosinkinázy (např. imatinib, trastuzumab), které jsou často nadměrně aktivní v nádorových buňkách.
Alergologie: Antihistaminika jsou antagonisté na histaminových H1 receptorech a používají se k léčbě alergických reakcí.

🤔 Receptor pro laiky

Představte si buňku jako dům a receptor jako speciální zámek na dveřích.

Ligand (např. hormon) je jako unikátní klíč, který pasuje přesně do tohoto zámku.
Když správný klíč (agonista) vejde do zámku a otočí jím, dveře se otevřou nebo se uvnitř domu rozezní zvonek. To je signál pro dům (buňku), aby něco udělal – například "rozsviť světla" (aktivuj enzym) nebo "zvyš teplotu" (změň metabolismus).
Existují ale i falešné klíče (antagonisté). Ty sice do zámku pasují, ale nedokážou jím otočit. Jen v něm zůstanou a zablokují ho. Správný klíč se pak do zámku nemůže dostat a dům nedostane žádný signál. Takto fungují mnohé léky – zablokují "zámky" na buňkách, aby zabránily nežádoucím signálům.
Různé typy zámků (receptorů) na domě (buňce) reagují na různé klíče a spouštějí různé akce, což umožňuje složitou komunikaci a řízení celého "města" (organismu).

Šablona:Aktualizováno