المستقبلات المحفزة

بروتينات التيروسين كايناز كمثال على مستقبل الإنسولين

مستقبل الإنسولين هو مثال كلاسيكي على المستقبل الحفزي. وهو يتكون من رباعي الوحدات (tetramer) مؤلف من أربع وحدات فرعية:

• وحدتان فرعيتان $\alpha$: تقعان خارج الخلية. وتشكل نطاقاتهما الطرفية (N) مركز ارتباط الهرمون.
• وحدتان فرعيتان $\beta$: تخترقان الغشاء (نطاقان عابران للغشاء). ويحتوي جزءهما داخل الخلية على بقايا التيروسين وله نشاط حفزي (تيروسين كايناز).

عندما يرتبط جزيء الإنسولين بالوحدات الفرعية $\alpha$، تحدث تغييرات توافقية تعاونية. وهذا ينشط إنزيم التيروسين كايناز في الوحدات الفرعية $\beta$. وتبدأ عملية الفسفرة الذاتية المتبادلة (Transautophosphorylation): حيث تقوم إحدى الوحدات الفرعية $\beta$ بفسفرة الأخرى عند بقايا التيروسين، مستخدمة الروابط الغنية بالطاقة للـ ATP (حيث يتحول ATP إلى ADP).

نتيجة لذلك، تتغير شحنة الإنزيم وتوافقه وخصوبته الركائزية. يقوم المستقبل النشط بفسفرة ركيزة مستقبل الإنسولين (IRS-1). يعمل هذا البروتين كمحول رئيسي. وإذا تعطلت بنيته، يتم حظر نقل الإشارة. بعد ذلك، يرتبط IRS-1 بإنزيم PI3-كايناز، مما يؤدي إلى تكوين PIP3 وتنشيط بروتين كايناز B (Akt/PKB).

التأثيرات الخلوية لتنشيط مستقبل الإنسولين

تؤدي سلسلة التفاعلات داخل الخلية التي تم تحفيزها إلى ثلاث مجموعات رئيسية من التأثيرات:

1. التنظيم الأيضي (تنشيط الإنزيمات)

يتم تنشيط إنزيم الفوسفوديستيراز، الذي يحول cAMP إلى AMP و cGMP إلى GMP، مما يقلل من مستوى هذين الوسيطين الثانويين (وهذا يبطئ تحلل الجليكوجين والدهون). كما يتم تنشيط الفوسفوبروتين فوسفاتاز، الذي يزيل الفوسفات من إنزيمات الأيض (على سبيل المثال، ينشط جليكوجين سينثاز لتخزين الجلوكوز). ولإيقاف الإشارة نفسها، يعمل إنزيم تيروسين فوسفاتاز محدد — حيث يقوم بإزالة الفوسفات من الوحدات الفرعية $\beta$ للمستقبل.

1. نقل الجلوكوز

في الأنسجة المستجيبة للإنسولين (العضلات والأنسجة الدهنية)، يتم تحفيز انتقال بروتينات الناقل GLUT-4 من السيتوسول إلى غشاء البلازما. وهذا يضمن دخول الجلوكوز إلى داخل الخلية.

1. التأثير الجيني

تنتقل الإشارة إلى بروتينات النواة التنظيمية وعوامل النسخ. يحدث قمع لتخليق وتحلل بعض الإنزيمات، بالإضافة إلى تحفيز تخليق إنزيمات العمليات الابتنائية (تخليق البروتينات والدهون والجليكوجين).

مستقبلات عوامل النمو

في الحالة غير النشطة، تمثل هذه المستقبلات سلسلة عديد بوليبيبتايد واحدة. وهي تتكون من نطاق خارجي مكلبر، ونطاق عابر للغشاء (حلزون ألفا)، ونطاق سيتوبلازمي له نشاط بروتين كايناز.

عند ارتباط الرسول الأولي (عامل النمو)، تتحد المستقبلات في أزواج - لتكوين ثنائيات (Dimers). يؤدي هذا التثنّي الثنائي إلى تنشيط النطاقات داخل الخلية، وبعد ذلك تحدث الففسفرة الذاتية المتبادلة عند بقايا السيرين أو الثريونين أو التيروسين. وخدم البقايا المفسفرة الناتجة كمراكز ارتباط لبروتينات السيتوسول المحددة، مما يؤدي إلى بدء سلسلة بروتين كايناز اللاحقة.

المستقبلات ذات نشاط الغوانيلات سيكلاز

هذه المستقبلات هي عبارة عن إنزيم غوانيلات سيكلاز مرتبط بالغشاء (GC) - وهو بروتين سكري عابر للغشاء. يرتبط النطاق الخارجي بالهرمون، بينما يُظهر النطاق الداخلي نشاطًا حفزيًا.

المثال الفسيولوجي لهذا الليغاند هو العامل المدرّ للناتريوم الأذيني (ANP)، والذي ينظم توازن السوائل في الجسم.

آلية نقل الإشارة:

1. ارتباط الهرمون ينشط إنزيم الغوانيلات سيكلاز.
2. يحفز الإنزيم تكوين غوانوزين حلقة 3'5'-مونوفوسفات (cGMP) من GTP.
3. ترتبط جزيئات cGMP بالمراكز التنظيمية لـ بروتين كايناز G (PKG). يتطلب تغيير شكل هذا الإنزيم وتنشيطه بالضبط 4 جزيئات من cGMP.
4. يقوم بروتين PKG النشط بفسفرة بروتينات وإنزيمات معينة في السيتوسول، عن طريق نقل مجموعة الفوسفات من ATP إلى البروتين المستهدف.

أسئلة من المحاضرات والامتحانات

مواضيع أخرى للمراجعة في نفس السياق

• دور إنزيم PI3-كايناز وتكوين PIP3 في سلسلة نقل الإشارة.
• الآلية التفصيلية لانتقال ناقلات GLUT-4 إلى غشاء البلازما.
• تفاعل الكاينازات والفوسفوبروتين فوسفاتاز في تنظيم الأيض (التضاد).
• الآليات الفسيولوجية لتنظيم توازن السوائل بمساعدة ANP.

مواضيع أخرى في قسم «بنية وظائف الأغشية الحيوية»

تم إعداد المادة بواسطة أعضاء هيئة التدريس في WhiteCoat Pro وفقاً للمنهج الدراسي لكليات الطب. وهي ذات طابع تعليمي.