SignaaloverdrachtEdit
De aanwezigheid van een hormoon of van meerdere hormonen maakt een reactie in de receptor mogelijk, waardoor een cascade van signalering op gang komt. De hormoonreceptor staat in wisselwerking met verschillende moleculen om een verscheidenheid van veranderingen teweeg te brengen, zoals een toe- of afname van voedingsbronnen, groei en andere metabolische functies. Deze signaalwegen zijn complexe mechanismen die worden bemiddeld door terugkoppellussen waarin verschillende signalen andere signalen activeren en remmen. Als een signaalroute eindigt met een toename van de productie van een voedingsstof, is die voedingsstof vervolgens een signaal terug naar de receptor die als een competitieve remmer werkt om verdere productie te voorkomen. Signaalwegen reguleren cellen door het activeren of inactiveren van genexpressie, transport van metabolieten, en het regelen van enzymatische activiteit om groei en functies van het metabolisme te beheren.
Intracellulaire (nucleaire receptoren)Bewerking
Intracellulaire en nucleaire receptoren zijn een directe manier voor de cel om te reageren op interne veranderingen en signalen. Intracellulaire receptoren worden geactiveerd door hydrofobe liganden die door het celmembraan gaan. Alle kernreceptoren lijken qua structuur sterk op elkaar, en worden beschreven met intrinsieke transcriptionele activiteit. Bij intrinsieke transcriptionele activiteit zijn de volgende drie domeinen betrokken: transcriptie-activerend, DNA-bindend, en ligand-bindend. Deze domeinen en liganden zijn hydrofoob en zijn in staat zich door het membraan te verplaatsen. De verplaatsing van macromoleculen en ligandmoleculen in de cel maakt een complex transportsysteem van intracellulaire signaaloverdrachten door verschillende cellulaire omgevingen mogelijk, totdat een respons wordt geactiveerd. Nucleaire receptoren zijn een speciale klasse van intracellulaire receptoren die specifiek helpen bij de behoefte van de cel om bepaalde genen tot expressie te brengen. Nucleaire receptoren binden zich vaak rechtstreeks aan DNA door zich te richten op specifieke DNA-sequenties om transcriptie van nabijgelegen genen tot expressie te brengen of te onderdrukken.
Trans-membrane receptorenEdit
De extracellulaire omgeving is in staat om veranderingen in de cel te induceren. Hormonen, of andere extracellulaire signalen, zijn in staat veranderingen in de cel teweeg te brengen door zich te binden aan membraangebonden receptoren. Door deze interactie kan de hormoonreceptor tweede boodschappers in de cel produceren om de reactie te ondersteunen. Second messengers kunnen ook worden gestuurd voor interactie met intracellulaire receptoren om het complexe signaaltransportsysteem binnen te gaan dat uiteindelijk de cellulaire functie verandert.
G-eiwit-gekoppelde membraanreceptoren (GPCR) zijn een belangrijke klasse van transmembraanreceptoren. Tot de kenmerken van G-proteïnen behoren GDP/GTP-binding, GTP-hydrolyse en guanosine-nucleotide-uitwisseling. Wanneer een ligand bindt aan een GPCR verandert de receptor van conformatie, waardoor de intracellulaire lussen tussen de verschillende membraandomeinen van de receptor een interactie aangaan met G-eiwitten. Deze interactie veroorzaakt de uitwisseling van GDP voor GTP, wat structurele veranderingen teweegbrengt in de alpha-subeenheid van het G-eiwit. Deze veranderingen onderbreken de interactie van de alpha-subeenheid met het beta-gamma complex en resulteren in een enkele alpha-subeenheid met gebonden GTP en een beta-gamma dimeer. Het GTP-alpha-monomeer interageert met een verscheidenheid van cellulaire doelen. Het bèta-gamma dimeer kan ook enzymen in de cellen stimuleren, bijvoorbeeld adenylaat cyclase, maar het heeft niet zoveel doelwitten als het GTP-alpha complex.
Genexpressie bevorderen
Hormoonreceptoren kunnen zich gedragen als transcriptiefactoren door directe interactie met DNA of door kruisbestuiving met signaaltransductieroutes. Dit proces wordt gemedieerd door co-regulatoren. In afwezigheid van ligand binden receptormoleculen corepressors om genexpressie te onderdrukken, waarbij ze chromatine compacteren via histon deacetylatase. Wanneer er een ligand aanwezig is, ondergaan nucleaire receptoren een conformatieverandering om verschillende coactivatoren aan te trekken. Deze moleculen werken aan het remodelleren van chromatine. Hormoonreceptoren hebben zeer specifieke motieven die kunnen interageren met coregulatorcomplexen. Dit is het mechanisme waardoor receptoren genexpressieregulatie kunnen induceren, afhankelijk van zowel de extracellulaire omgeving als de directe cellulaire samenstelling. Steroïde hormonen en hun regulatie door receptoren zijn de krachtigste molecule-interacties bij het helpen van genexpressie.
Problemen met de binding van nucleaire receptoren als gevolg van tekorten aan ligand of receptoren kunnen drastische gevolgen hebben voor de cel. De afhankelijkheid van het ligand is het belangrijkste onderdeel in het kunnen reguleren van genexpressie, dus de afwezigheid van ligand is drastisch voor dit proces. Bijvoorbeeld, oestrogeentekort is een oorzaak van osteoporose en het onvermogen om een goede signaleringscascade te ondergaan verhindert botgroei en versterking. Tekortkomingen in de nucleaire receptor-gemedieerde pathways spelen een sleutelrol in de ontwikkeling van ziekten, zoals osteoporose.