Reseptor Metabotropik

Struktur dan siklus kerja reseptor

Rantai protein reseptor metabotropik menembus membran sel sebanyak tujuh kali. Pada sisi internal sel, reseptor berinteraksi dengan protein G — sebuah kompleks yang terdiri dari tiga subunit (α, β, dan γ). Protein ini dinamai demikian karena kemampuannya mengikat nukleotida guanin.

Siklus transduksi sinyal terdiri dari beberapa tahap:

1. Keadaan istirahat: reseptor bebas, tidak ada ligan. Penanda kunci dari keadaan tidak aktif adalah subunit-α protein G terikat secara non-kovalen dengan molekul GDP (guanosina difosfat).
2. Aktivasi: agonis berikatan dengan reseptor, mengubah konformasinya. Pada subunit-α, GDP digantikan oleh GTP (guanosina trifosfat).
3. Transduksi sinyal: kompleks aktif "subunit α + GTP" terlepas dari reseptor dan dari subunit βγ, kemudian menuju ke protein efektor (enzim atau saluran ion).
4. Penyelesaian: berkat aktivitas GTPase intrinsiknya, subunit α memecah kembali GTP menjadi GDP. Sistem kembali ke keadaan istirahat semula.

Sistem adenilat siklase (protein Gs dan Gi)

Mekanisme transduksi sinyal yang paling banyak dipelajari berkaitan dengan enzim terikat-membran adenilat siklase. Protein G yang aktif menyebabkan enzim ini menghidrolisis ATP dengan membentuk second messenger, yaitu cAMP (siklik adenosin monofosfat). Second messenger ini mengaktifkan protein kinase spesifik bergantung-cAMP, yang memfosforilasi protein seluler sehingga mengubah fungsinya.

Efek akhir bergantung pada jenis protein G:

• Protein Gs menstimulasi kerja adenilat siklase. Contohnya adalah aktivasi reseptor β1-adrenergik miokardium oleh sistem saraf simpatis. Kadar cAMP meningkat, protein kinase memfosforilasi saluran kalsium, sehingga kalsium lebih aktif masuk ke dalam sel. Hasil akhir: peningkatan otomatisasi nodus sinoatrial dan peningkatan denyut jantung (HR).
• Protein Gi menginhibisi adenilat siklase. Melalui protein inilah reseptor M2-kolinergik bekerja (pengaruh sistem parasimpatis). Kadar cAMP turun, yang menyebabkan penurunan denyut jantung.

Jalur inositol fosfat (protein Gq)

Skenario lain direalisasikan melalui protein Gq, yang mengaktifkan enzim fosfolipase C. Jalur ini bekerja, misalnya, saat stimulasi reseptor α1-adrenergik pada otot polos pembuluh darah.

Kaskade biokimia:

1. Fosfolipase C menghidrolisis fosfatidilinositol-4,5-bifosfat membran.
2. Disintesis second messenger yang bersifat hidrofilik, yaitu inositol-1,4,5-trifosfat (IP3).
3. IP3 membuka saluran kalsium retikulum sarkoplasma.
4. Ion Ca²⁺ keluar secara masif ke dalam sitoplasma dan membentuk kompleks dengan protein kalmodulin.
5. Kompleks "Ca²⁺-kalmodulin" mengaktifkan kinase rantai ringan miosin.
6. Miosin terfosforilasi, kontak dengan aktin menjadi lebih mudah — terjadi kontraksi pembuluh darah.

Fenomena amplifikasi

Sifat utama reseptor tergandeng protein G adalah penguatan berlipat ganda, atau amplifikasi, dari sinyal primer. Satu reseptor yang diaktifkan dapat memicu beberapa protein G, dan masing-masing protein G memaksa enzim menyintesis ratusan molekul second messenger.

Ini adalah kelas reseptor paling umum di dalam tubuh. Ini mencakup reseptor dopamin, histamin, opioid, beberapa reseptor serotonin, serta sensor untuk sebagian besar hormon peptida.

Soal-soal dari kelas dan ujian

Topik lain untuk dipelajari

• Mekanisme fosforilasi protein seluler oleh protein kinase bergantung-cAMP.
• Peran kompleks "Ca²⁺-kalmodulin" dalam fisiologi otot polos.
• Efek farmakologis penghambat reseptor α1- dan β1-adrenergik.
• Keanekaragaman dan fungsi reseptor opioid.

Topik lain di bagian "Farmakologi Umum"

Materi disiapkan oleh staf pengajar WhiteCoat Pro sesuai dengan kurikulum pendidikan kedokteran. Bersifat edukatif.