المستقبلات الأيضية (الميتابوتْروبية)

بنية ودورة عمل المستقبل

تخترق السلسلة البروتينية للمستقبلات الأيضية غشاء الخلية سبع مرات. ومن الجانب الداخلي للخلية، يتواصل المستقبل مع بروتين G، وهو معقد يتكون من ثلاث وحدات فرعية (α، β، و γ). سُميت هذه البروتينات بهذا الاسم لقدرتها على الارتباط بنيوكليوتيدات الغوانين.

تتكون دورة نقل الإشارة من عدة مراحل:

1. حالة الراحة: يكون المستقبل حراً ولا يوجد ريجند (ليغاند). العلامة الرئيسية للحالة غير النشطة هي ارتباط الوحدة الفرعية α لبروتين G غير التساهمي بجزيء GDP (ثنائي فوسفات الغوانوسين).
2. التنشيط: يرتبط الناهض (الناهض/المناهض) بالمستقبل، مما يغير شكله الفراغي (تشكيله). وفي الوحدة الفرعية α، يتم استبدال GDP بـ GTP (ثلاثي فوسفات الغوانوسين).
3. نقل الإشارة: ينفصل المعقد النشط "الوحدة الفرعية α + GTP" عن المستقبل وعن الوحدات الفرعية βγ، وبعد ذلك يتجه نحو البروتينات المؤثرة (الإنزيمات أو القنوات الأيضية/الشارديّة).
4. الإنهاء: بفضل نشاط إنزيم GTPase الذاتي، تقوم الوحدة الفرعية α بتفكيك GTP مرة أخرى إلى GDP. ويعود النظام إلى حالة الراحة الأولية.

نظام أدينيلات سيكلاز (بروتينات Gs و Gi)

آلية نقل الإشارة الأكثر دراسة مرتبطة بالإنزيم المرتبط بالغشاء أدينيلات سيكلاز. يدفع بروتين G النشط هذا الإنزيم إلى حل مائي لـ ATP لتكوين رسول ثانوي وهو cAMP (أدينوسين أحادي الفوسفات الحلقي). ينشط هذا الرسول بروتين كينازات نوعية تعتمد على cAMP، والتي بدورها تقوم بفسفرة البروتينات الخلويّة مغيرتاً وظائفها.

يعتمد التأثير النهائي على نوع بروتين G:

• بروتينات Gs تحفز عمل أدينيلات سيكلاز. ومثال على ذلك هو تنشيط مستقبلات بيتا-1 الأدرينالية في عضلة القلب بواسطة الجهاز العصبي الودي. ترتفع مستويات cAMP، وتقوم بروتين كينازات بفسفرة قنوات الكالسيوم، مما يدخل الكالسيوم إلى الخلية بشكل أكثر نشاطاً. النتيجة: زيادة تلقائية العقدة الجيبية الأذينية وتسارع معدل ضربات القلب.
• بروتينات Gi تثبط أدينيلات سيكلاز. ومن خلالها تعمل مستقبلات M2 الكولينية (تأثير الجهاز العصبي نظير الودي). تنخفض مستويات cAMP، مما يؤدي إلى إبطاء معدل ضربات القلب.

مسار إينوزيتول فوسفات (بروتينات Gq)

يتم تنفيذ سيناريو آخر عبر بروتينات Gq، التي تنشط إنزيم فوسفوليباز C. يعمل هذا المسار، على سبيل المثال، عند تحفيز مستقبلات ألفا-1 الأدرينالية في العضلات الملساء للأوعية الدموية.

السلسلة البيوكيميائية:

1. يقوم فوسفوليباز C بتحليل فوسفاتيديل إينوزيتول 4,5-ثنائي الفوسفات الغشائي.
2. يتم تخليق رسول ثانوي محب للماء (ميدياتور) وهو — إينوزيتول 1,4,5-ثلاثي الفوسفات (IP3).
3. يفتح IP3 قنوات الكالسيوم في الشبكة الساركوبلازمية.
4. تتدفق أions Ca²⁺ بغزارة إلى السيتوبلازم وتتكون معقدة مع بروتين الكالمودولين.
5. ينشط معقد «Ca²⁺-الكالمودولين» كيناز السلاسل الخفيف للميوزين.
6. يتم فسفرة الميوزين، مما يسهل تفاعله مع الأكتين - ويحدث انقباض الوعاء الدموي.

ظاهرة التضخيم

الخاصية الأساسية للمستقبلات المقترنة بالبروتين G هي التضخيم المتكرر، أو التضخيم، للإشارة الأولية. يمكن لمستقبل واحد منشط تنشيط عدة بروتينات G، وكل منها يدفع الإنزيمات لتصنيع مئات الجزيئات من المرسلات الثانوية.

هذا هو الفئة الأكثر شيوعاً للمستقبلات في الجسم. وتشمل مستقبلات الدوبامين والهستامين والأفيون وبعض مستقبلات السيروتونين، بالإضافة إلى مستشعرات معظم الهرمونات الببتيدية.

أسئلة من المحاضرات والامتحانات

مواضيع أخرى للمراجعة في نفس السياق

• آلية فسفرة البروتينات الخلوية بواسطة البروتين كينازات المعتمِدة على الـ cAMP.
• دور معقد «Ca²⁺-الكالمودولين» في فسيولوجيا العضلات الملساء.
• التأثيرات الدوائية لمستقبلات حاصرات الأدرينالين α1 و β1.
• تنوع وظائف مستقبلات الأفيون.

مواضيع أخرى في قسم «أسئلة الفهارس العامة لعلم الأدوية»

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