Signaalin välittäminenEdit
Hormonin tai useiden hormonien läsnäolo saa reseptorissa aikaan vasteen, joka käynnistää signaalinkulkuketjun. Hormonireseptori on vuorovaikutuksessa eri molekyylien kanssa aiheuttaakseen erilaisia muutoksia, kuten ravinnelähteiden lisääntymistä tai vähenemistä, kasvua ja muita aineenvaihduntatoimintoja. Nämä signaalireitit ovat monimutkaisia mekanismeja, joita välittävät palautesilmukat, joissa eri signaalit aktivoivat ja estävät toisia signaaleja. Jos signaalireitti päättyy ravintoaineen tuotannon lisääntymiseen, kyseinen ravintoaine on tällöin signaali takaisin reseptorille, joka toimii kilpailevana inhibiittorina estääkseen lisätuotannon. Signaalireitit säätelevät soluja aktivoimalla tai inaktivoimalla geeniekspressiota, aineenvaihduntatuotteiden kuljetusta ja kontrolloimalla entsyymiaktiivisuutta kasvun ja aineenvaihdunnan toimintojen hallitsemiseksi.
Solunsisäiset (ydinreseptorit)Muokkaa
Solunsisäiset reseptorit ja ydinreseptorit ovat solun suora tapa reagoida sisäisiin muutoksiin ja signaaleihin. Solunsisäiset reseptorit aktivoituvat solukalvon läpi kulkevista hydrofobisista ligandeista. Kaikki ydinreseptorit ovat rakenteeltaan hyvin samankaltaisia, ja niitä kuvataan luontaisella transkriptioaktiivisuudella. Sisäsyntyiseen transkriptiotoimintaan kuuluu kolme seuraavaa aluetta: transkriptiota aktivoiva, DNA:ta sitova ja ligandia sitova. Nämä domeenit ja ligandit ovat hydrofobisia ja pystyvät kulkemaan kalvon läpi. Makromolekyylien ja ligandimolekyylien liikkuminen soluun mahdollistaa monimutkaisen solunsisäisen signaalinsiirron monimutkaisen kuljetusjärjestelmän eri soluympäristöjen kautta, kunnes vaste aktivoituu. Ydinreseptorit ovat erityinen solunsisäisten reseptorien luokka, joka auttaa erityisesti solun tarpeita ilmentämään tiettyjä geenejä. Ydinreseptorit sitoutuvat usein suoraan DNA:han kohdistuen tiettyihin DNA-sekvensseihin ekspressoidakseen tai tukahduttaakseen läheisten geenien transkriptiota.
Transmembraaniset reseptoritMuutos
Solunulkoinen ympäristö pystyy aiheuttamaan muutoksia solun sisällä. Hormonit tai muut solunulkoiset signaalit pystyvät aiheuttamaan muutoksia solun sisällä sitoutumalla kalvoon sidottuihin reseptoreihin. Tämän vuorovaikutuksen ansiosta hormonireseptori voi tuottaa solun sisällä toisia sanansaattajia, jotka auttavat vastetta. Toiset sanansaattajat voidaan myös lähettää vuorovaikutukseen solunsisäisten reseptorien kanssa, jotta ne pääsevät monimutkaiseen signaalinkuljetusjärjestelmään, joka lopulta muuttaa solun toimintaa.
G-proteiinikytkentäiset kalvoreseptorit (GPCR) ovat tärkein transmembraanireseptorien luokka. G-proteiinien ominaisuuksiin kuuluvat GDP/GTP-sitoutuminen, GTP-hydrolyysi ja guanosiininukleotidin vaihto. Kun ligandi sitoutuu GPCR:ään, reseptori muuttaa konformaatiota, jolloin reseptorin eri kalvodomeenien väliset solunsisäiset silmukat ovat vuorovaikutuksessa G-proteiinien kanssa. Tämä vuorovaikutus aiheuttaa GDP:n vaihtumisen GTP:ksi, mikä käynnistää rakenteellisia muutoksia G-proteiinin alfa-alayksikössä. Muutokset keskeyttävät alfa-alayksikön vuorovaikutuksen beeta-gamma-kompleksin kanssa, jolloin syntyy yksi alfa-alayksikkö, johon on sitoutunut GTP, ja beeta-gamma-dimeeri. GTP-alfa-monomeeri on vuorovaikutuksessa erilaisten solukohteiden kanssa. Myös beeta-gamma-dimeeri voi stimuloida solun sisällä olevia entsyymejä, esimerkiksi adenylaattisyklaasia, mutta sillä ei ole yhtä monia kohteita kuin GTP-alfa-kompleksilla.
Geenien ilmentymisen tukeminenEdit
Hormonireseptorit voivat käyttäytyä transkriptiotekijöinä vuorovaikutuksessa suoraan DNA:n kanssa tai ristikkäisessä vuorovaikutuksessa signaalireittien kanssa. Tätä prosessia välittävät yhteisregulaattorit. Ligandin puuttuessa reseptorimolekyylit sitoutuvat corepressoreihin tukahduttaakseen geeniekspressiota, jolloin kromatiini tiivistyy histonideasetylaasin avulla. Kun ligandi on läsnä, ydinreseptorit kokevat konformaatiomuutoksen rekrytoidakseen erilaisia koaktivaattoreita. Nämä molekyylit toimivat kromatiinin uudelleenmuokkaamiseksi. Hormonireseptoreilla on hyvin spesifisiä motiiveja, jotka voivat olla vuorovaikutuksessa koregulaattorikompleksien kanssa. Tämä on mekanismi, jonka avulla reseptorit voivat indusoida geeniekspression säätelyä sekä solunulkoisesta ympäristöstä että solun välittömästä koostumuksesta riippuen. Steroidihormonit ja niiden säätely reseptorien avulla ovat tehokkaimpia molekyylien välisiä vuorovaikutuksia geeniekspression tukemisessa.
Ydinreseptorien sitoutumisongelmilla, jotka johtuvat ligandin tai reseptorien puutteesta, voi olla dramaattisia vaikutuksia soluun. Riippuvuus ligandista on tärkein osa geeniekspression säätelyssä, joten ligandin puuttuminen on tälle prosessille raju. Esimerkiksi estrogeenin puute on osteoporoosin syy, ja kyvyttömyys käydä läpi asianmukaista signaalikaskadia estää luun kasvua ja vahvistumista. Puutteet ydinreseptorien välittämissä reiteissä ovat avainasemassa sairauksien, kuten osteoporoosin, kehittymisessä.