Receptor

Rozbalit box

Obsah boxu

Receptor
Schematické znázornění membránového receptoru (modře), který váže ligand (červeně) a spouští signální kaskádu uvnitř buňky.
Obor	Buněčná biologie, Biochemie, Farmakologie, Neurověda

Receptor je v biologii a biochemii specializovaná makromolekula, nejčastěji proteinové povahy, která je schopna rozpoznat a specificky se vázat na určitou signální molekulu, nazývanou ligand. Tato vazba spouští řetězec biochemických událostí uvnitř buňky, známý jako signální transdukce, který vede ke konkrétní buněčné odpovědi. Receptory jsou klíčovými prvky v komunikaci mezi buňkami i v komunikaci buňky s jejím vnějším prostředím. Hrají zásadní roli v téměř všech fyziologických procesech, od smyslového vnímání přes regulaci metabolismu až po řízení růstu a dělení buněk.

V širším smyslu může termín "receptor" označovat i celé buňky nebo skupiny buněk specializované na vnímání podnětů z okolí, jako jsou například smyslové receptory pro světlo, zvuk nebo dotek. Tento článek se primárně zaměřuje na molekulární receptory.

📜 Historie a objev

Koncept receptorů se začal formovat na přelomu 19. a 20. století.

• John Newport Langley (1852–1925), britský fyziolog, při studiu účinků atropinu a kurare na nervosvalový přenos postuloval existenci "receptivní substance" na povrchu svalových buněk, která interaguje s těmito látkami.
• Paul Ehrlich (1854–1915), německý lékař a vědec, pracoval na myšlence "postranních řetězců" (Seitenketten), které na buňkách specificky vážou toxiny a živiny. Zavedl slavnou frázi "corpora non agunt nisi fixata" (látky neúčinkují, pokud nejsou navázány), která vystihuje základní princip funkce receptorů.
• Alfred Joseph Clark (1885–1941) v první polovině 20. století kvantifikoval interakci mezi léky a receptory a položil základy receptorové teorie ve farmakologii.

Prvním izolovaným a charakterizovaným receptorem byl v 70. letech 20. století nikotinový acetylcholinový receptor z elektrického orgánu parejnoků. Výzkum receptorů, zejména receptorů spřažených s G-proteinem, vedl k udělení několika Nobelových cen, například Robertu J. Lefkowitzovi a Brianu K. Kobilkovi v roce 2012.

⚙️ Základní principy funkce

Funkce receptorů je založena na několika klíčových principech, které určují, jak buňka reaguje na signály.

Vazba ligandu

Ligand je jakákoliv molekula, která se specificky váže na receptor. Ligandy mohou být:

• Endogenní: Tělu vlastní látky, jako jsou hormony (inzulin, adrenalin), neurotransmitery (acetylcholin, dopamin) nebo růstové faktory.
• Exogenní: Látky pocházející z vnějšího prostředí, například léky, toxiny nebo drogy.

Specifita a afinita

• Specifita popisuje schopnost receptoru vázat pouze jeden typ ligandu nebo úzkou skupinu strukturně podobných ligandů. Je dána trojrozměrným tvarem vazebného místa receptoru, které je komplementární ke tvaru ligandu (princip "zámku a klíče").
• Afinita je míra síly, jakou se ligand na receptor váže. Receptory s vysokou afinitou vážou ligand pevně i při jeho velmi nízkých koncentracích, zatímco receptory s nízkou afinitou vyžadují pro aktivaci vyšší koncentraci ligandu.

Agonisté a antagonisté

Podle toho, jaký účinek má vazba ligandu na receptor, rozlišujeme:

• Agonista: Ligand, který po navázání na receptor vyvolá jeho aktivaci a spustí buněčnou odpověď. Příkladem je adrenalin na adrenergním receptoru.
• Antagonista (blokátor): Ligand, který se naváže na receptor, ale neaktivuje ho. Svou přítomností na vazebném místě brání navázání a účinku přirozeného agonisty. Příkladem jsou beta-blokátory, které blokují adrenergní receptory a používají se k léčbě vysokého krevního tlaku.
• Parciální agonista: Váže se a aktivuje receptor, ale vyvolává slabší odpověď než plný agonista.
• Inverzní agonista: Váže se na stejné místo jako agonista, ale vyvolává opačný farmakologický účinek. Stabilizuje receptor v jeho neaktivní konformaci.

Signální transdukce

Signální transdukce je proces, při kterém je informace nesená vazbou ligandu na receptor převedena na sérii molekulárních událostí uvnitř buňky. Tento proces často zahrnuje tzv. druhé posly (např. cAMP, vápenaté ionty), které zesilují původní signál a šíří ho dál do buňky, což nakonec vede ke změně buněčné aktivity (např. změna v genové expresi, otevření iontových kanálů, kontrakce svalu).

🔬 Dělení receptorů

Receptory lze klasifikovat podle různých kritérií, nejčastěji podle jejich umístění v buňce nebo podle mechanismu, jakým převádějí signál.

Podle lokalizace

Membránové receptory

Jsou zakotveny v buněčné membráně a vážou ligandy, které nemohou samy o sobě projít přes membránu (typicky velké nebo hydrofilní molekuly, jako jsou peptidové hormony a neurotransmitery). Tvoří největší a nejrozmanitější skupinu receptorů.

Intracelulární (nitrobuněčné) receptory

Nacházejí se volně v cytoplazmě nebo v buněčném jádře. Jejich ligandy jsou malé, lipofilní (tukomilné) molekuly, které mohou snadno procházet buněčnou membránou. Typickými příklady jsou steroidní hormony (kortizol, testosteron) nebo hormony štítné žlázy.

Podle mechanismu účinku

1. Receptory spřažené s G-proteinem (GPCR)

Jedná se o největší rodinu membránových receptorů. Jejich struktura prochází membránou sedmkrát. Po navázání ligandu aktivují G-protein, který následně ovlivňuje další efektorové molekuly (enzymy nebo iontové kanály). Jsou zapojeny do obrovského množství procesů, včetně vidění, čichu, regulace srdeční činnosti a nálady. Patří sem například adrenergní, dopaminové, opioidní a rodopsinové receptory.

2. Receptorové iontové kanály (ionotropní receptory)

Tyto receptory jsou zároveň iontovými kanály. Vazba ligandu způsobí okamžitou změnu jejich konformace, což vede k otevření nebo uzavření kanálu a rychlému toku iontů (Na+, K+, Ca2+, Cl-) přes membránu. To vede k rychlé změně membránového potenciálu buňky. Jsou klíčové pro rychlý synaptický přenos v nervové soustavě. Příkladem je nikotinový acetylcholinový receptor nebo GABA-A receptor.

3. Receptory s enzymatickou aktivitou

Jsou to transmembránové proteiny, jejichž intracelulární část má vlastní enzymatickou aktivitu nebo je s enzymem pevně spojena. Nejběžnějším typem jsou receptorové tyrosinkinázy. Po navázání ligandu (často růstového faktoru) se receptory shluknou (dimerizují) a navzájem se fosforylují na tyrosinových zbytcích, což spouští další signální kaskády. Hrají klíčovou roli v regulaci buněčného růstu, dělení a diferenciace. Příkladem je inzulinový receptor nebo receptory pro růstové faktory (EGF, PDGF).

4. Jaderné receptory

Jedná se o typ intracelulárních receptorů. Po navázání svého lipofilního ligandu (např. steroidního hormonu) se komplex ligand-receptor přesouvá do jádra, kde se váže na specifické sekvence DNA (tzv. hormone response elements). Tímto způsobem funguje jako transkripční faktor, který přímo reguluje expresi cílových genů. Jejich účinek je proto pomalejší, ale dlouhodobější.

🧠 Smyslové receptory

Termín receptor se používá i pro specializované buňky nebo nervová zakončení, která detekují podněty z vnějšího nebo vnitřního prostředí a převádějí je na nervové vzruchy.

• Mechanoreceptory: Reagují na mechanické podněty (tlak, dotek, vibrace, zvuk). Nacházejí se v kůži, svalech a ve vnitřním uchu.
• Chemoreceptory: Detekují chemické látky. Zahrnují chuťové pohárky na jazyku a čichové buňky v nose.
• Fotoreceptory: Reagují na světlo. Jsou to tyčinky a čípky v sítnici oka.
• Termoreceptory: Vnímají změny teploty (teplo a chlad).
• Nociceptory: Receptory bolesti, které reagují na poškozující nebo potenciálně poškozující podněty.

💊 Význam ve farmakologii a medicíně

Receptory jsou cílovým místem pro většinu známých léků. Pochopení jejich struktury a funkce je klíčové pro vývoj nových léčiv.

• Cílená léčba: Léky jsou často navrhovány tak, aby působily jako agonisté nebo antagonisté na specifických typech nebo podtypech receptorů, což umožňuje cílený terapeutický zásah s menším množstvím nežádoucích účinků.
• Příklady léků:

   *    Beta-blokátory (např. metoprolol) blokují beta-adrenergní receptory a snižují srdeční frekvenci a krevní tlak.
   *    Antihistaminika (např. loratadin) blokují histaminové H1 receptory a zmírňují příznaky alergií.
   *    SSRI (např. fluoxetin) zvyšují dostupnost serotoninu pro jeho receptory a používají se k léčbě deprese.

• Receptorové choroby: Některá onemocnění jsou způsobena přímo poruchou funkce receptorů, ať už kvůli genetické mutaci (např. některé formy trpaslictví) nebo kvůli autoimunitní reakci, kdy tělo vytváří protilátky proti vlastním receptorům (např. myasthenia gravis).
• Desenzitizace receptorů: Při dlouhodobé nebo opakované stimulaci může dojít ke snížení citlivosti nebo počtu receptorů na povrchu buňky. Tento jev, známý jako desenzitizace nebo down-regulace, je podkladem pro vznik tolerance k některým lékům nebo drogám (např. opioidy).

💡 Pro laiky

Představte si buňku jako dům a receptory jako různé zámky na dveřích a oknech.

• Receptor (zámek): Každý zámek je jinak tvarovaný a pasuje do něj jen specifický klíč.
• Ligand (klíč): Klíčem je signální molekula (hormon, lék).
• Agonista (správný klíč): Když do zámku vložíte správný klíč a otočíte jím, dveře se otevřou a něco se v domě stane (buňka provede akci).
• Antagonista (zalomený klíč): Když do zámku strčíte špatný, ale podobně tvarovaný klíč, který v něm uvízne, dveře se neotevřou. Navíc bráníte tomu, aby někdo jiný mohl použít ten správný klíč. Lék-antagonista takto "zablokuje" receptor a zabrání jeho aktivaci.

Receptory jsou tedy v podstatě "antény" nebo "přijímače" buněk, které neustále naslouchají signálům ze svého okolí. Podle těchto signálů se pak buňka rozhoduje, co má dělat – jestli má růst, dělit se, produkovat nějakou látku, nebo třeba odumřít. Celé naše tělo funguje díky této neustálé a přesně řízené komunikaci.

Šablona:Aktualizováno