Кіріспе
Бета-1 адренергиялық рецептор (β1 адренорецептор), сондай-ақ ADRB1 деп те аталады, ол белок кодтаушы генге (ADRB1 ген) немесе төрт адренергиялық рецепторлардың біріне сілтеме жасай алады. Бұл негізінен жүрек тінінде экспрессияланатын Gs гетеротримерлік G протеинмен байланысты G протеинді жұптасқан рецептор. Жүрек тінінен басқа, бета-1 адренергиялық рецепторлар ми қабығында да экспрессияланады.
The beta 1 adrenergic receptor (β1 adrenoceptor), also known as ADRB1, can refer to either the protein encoding gene (gene ADRB1) or one of the four adrenergic receptors. It is a G protein coupled receptor associated with the Gs heterotrimeric G protein that is expressed predominantly in cardiac tissue. In addition to cardiac tissue, beta 1 adrenergic receptors are also expressed in the cerebral cortex.
Тарихи мәнмәтін
В. Б. Кэннон 1933 жылы симпатикалық жүйке жүйесін зерттеген кезде екі химиялық таратушы немесе симпатин бар деп болжады. Бұл Е және I симпатиндері қоздырғыштық және ингибиторлық жауаптарға қатысы бар. 1948 жылы Реймонд Ахквист американдық физиология журналында альфа және бета рецепторларға әртүрлі әсер ететін адреналин идеясын бекітетін қолжазба жариялады. Көп ұзамай Eli Lilly Laboratories компаниясы бірінші бета-блокаторды, дихлороизопротеренолды синтездеді.
Құрылымы
ADRB 1 - G протеинді жұпталған рецепторлар (GPCR) тұқымдасына жататын трансмембраналық белок. GPCR-лер жасушалық сигналды жолдарда маңызды рөл атқарады және негізінен цилиндрлік құрылымға ие және мембрананы қамтитын жеті трансмембраналық (7TM) тікұшақтарымен танымал. 7TM домендері үш жасушалық және үш жасушадан тыс циклге ие, олар осы домендерді бір-бірімен байланыстырады. Ұяшық сыртындағы буындарда рецептордың N шетінде лигандты байлау орындары болады, ал ұяшық ішіндегі буындар мен C шетінде G ақуыздары сияқты сигналды ақуыздармен өзара әрекеттеседі. Ұяшық сыртындағы буындарда трансляциялық модификациядан кейінгі бірнеше сайттар бар және олар лигандты байлауға қатысады. Үшінші жасушааралық цикл ең үлкені болып табылады және сигналды реттеу үшін фосфорилдану орындарын қамтиды. Атауынан көрініп тұрғандай, GPCR- лар табиғаты бойынша гетеротримерлі G- ақуыздармен байланысады. Гетеротримерлік G ақуыздары үш кіші бірліктен тұрады: альфа, бета және гамма. Лигандтың GPCR клеткадан тыс доменіне байлануы рецепторда конформациялық өзгеріске әкеледі, бұл оған G ақуызының альфа- кіші бірлігімен өзара әрекеттесуге мүмкіндік береді. Осы өзара әрекеттесуден кейін G-альфа кіші бірлігі GDP-ді GTP-ге айырбастап, белсенді болады және бета және гамма кіші бірліктерінен ажыратылады. Еркін альфа-кіші бірлік кейіннен төменгі сигнал беру жолдарын белсендіре алады (өзара әрекеттесулер мен жолдарда егжей-тегжейлі).
Жолдар
ADRB 1 - ге катехоламиндер адреналин мен норадреналин әсер етеді. Бұл лигандтар байланса, ADRB 1 рецепторы бірнеше түрлі сигналды жолдарды және өзара әрекеттестіктерді белсендіреді. Ең танымал жолдардың кейбіреулері: Аденилциклаза: Лиганд ADRB 1 рецепторына байланғанда, гетеротримерлік G ақуыздың альфа-кіші бірлігі белсендіріледі, бұл өз кезегінде аденилциклаза ферментін белсендіреді. Аденилциклаза АТФ- ның циклдік АМФ- ға (cAMP) түрленуін катализациялайды, бұл ААҚ- сияқты төменгі ағыстағы эффекттерді (PKA) белсендіреді. cAMP PKA- нің белсенділігі: аденил циклаза арқылы пайда болатын cAMP PKA- ні белсендіреді, содан кейін көптеген төменгі мақсатты объектілерді фосфорилендіреді, мысалы иондық арналар, басқа ферменттер және транскрипциялық факторлар Бета- арестиндер: ADRB 1 рецепторының белсенділігі Бета- арестиндердің жұмылдырылуына әкелуі мүмкін, олар G ақуыздарына тәуелсіз сигналды жолдарды белсендіреді. Тәуелсіз жолдың мысалы - MAPK (митогенді белсендірілген протеинкиназа) жолдары. Кальций сигнализациясы: ADRB 1 сигнализациясы сонымен қатар G- протеиндерінің Gq/11 отбасын белсендіреді, бұл фосфолипаза C (PLC) белсендіретін гетеротримерлік G- протеиндерінің кіші отбасы. ПЛК фосфатидил инозитол 4,5 бифосфатты (PIP2) екінші хабаршы инозитол 1,4,5 трифосфатқа (IP3) және диацилглицеролға (DAG) бөліп алады. IP3 эндоплазмалық тордағы IP3 рецепторларына байланады, содан кейін цитоплазмаға кальций иондарының (Ca2+) босауына әкеледі, нәтижесінде төменгі сигнал беру жолдары белсендіріледі.
Adenylyl Cyclase: When a ligand binds to the ADRB 1 Receptor, the alpha subunit of the heterotrimeric G protein gets activated, which in turn, activates the enzyme adenylyl cyclase. Adenylyl cyclase then catalyzes the conversion of ATP to cyclic AMP (cAMP), which activates downstream effectors such as Protein Kinase A (PKA). cAMP Activation of PKA: cAMP generated by adenylyl cyclase activates PKA, which then phosphorylates numerous downstream targets such as ion channels, other enzymes, and transcription factors Beta arrestins: Activation of the ADRB 1 receptor can lead to the recruitment of Beta arrestins, which are used to activate signaling pathways independent of G proteins. An example of an independent pathway is the MAPK (mitogen activated protein kinase) pathways. Calcium signaling: ADRB 1 signaling also activates the Gq/11 family of G proteins, which is a subfamily of heterotrimeric G proteins that activates phospholipase C (PLC). PLC cleaves phosphatidylinositol 4,5 bisphosphate (PIP2) into the second messengers inositol 1,4,5 triphosphate (IP3) and diacylglycerol (DAG). IP3 binds to IP3 receptors on the endoplasmic reticulum, which then leads to the release of calcium ions (Ca2+) into the cytoplasm, resulting in the activation of downstream signaling pathways.
Жүрек миоциттеріндегі механизм
Gs әсерін екі жолмен жүзеге асырады. Біріншіден, ол плазмалық мембранадағы L типті кальций арналарын (LTCC) тікелей ашады. Екіншіден, ол аденолитті циклазаны белсендіреді, нәтижесінде cAMP-тің көбеюі, активациялайтын протеинкиназа А (PKA) фосфорилендіреді, бұл өз кезегінде бірнеше нысаналарды, мысалы фосфоламбан, LTCC, Тропонин I (TnI) және калий арналарын фосфорилендіреді. Фосфоламбанды фосфорилирлеу оның өз қызметін деактивациялайды, бұл әдетте серкоплазмалық торда (СР) жүрек миоциттерінде SERCA- ні тежейді. Осыған байланысты, SR-ге көбірек кальций кіреді, сондықтан келесі жиырылуға дайын болады. LTCC фосфорилирлеуі оның ашылу ықтималдығын арттырады, сондықтан жасушалардың поляралықсыздануы кезінде миоцитке көбірек кальций кіруге мүмкіндік береді. Бұл екі механизм де жиырылу үшін қол жетімді кальцийді арттырады, сондықтан инотропияны арттырады. Керісінше, TnI фосфорилирлеуі кальцийді тропонин C (TnC) -ден ажыратуды жеңілдетеді, бұл бұлшық еттің сергітуін тездетеді (позитивті лузитропия). Калий арнасының фосфорилирленуі оның ашылу ықтималдығын арттырады, бұл қысқа рефракторлық кезеңге әкеледі (себебі жасуша тез реполяризацияланады), сонымен қатар люзитропияны арттырады. Бұдан басқа, SA түйіні сияқты түйіндік жасушаларда cAMP тікелей HCN арналарына байланады және ашылады, олардың ашылу ықтималдығын арттырады, бұл хронотропияны арттырады. Гетерозиготалық ADRB1 A187V мутациясы бар тышқандарда белсенділік уақыты ұзарған және жылдам көз қозғалысы (REM) ұйқысы мен REM емес ұйқының қысқа аралықтары қысқа болған, бұл мутация қысқа ұйқыға әкеп соғады дегенді білдіреді. Басқа бір тәжірибеде ADRB1 A187V мутациясы тау- миындағы (PS19) REM ұйқысын қалпына келтірді және PS19 миындағы локус- куерулеусте (LC) ми жасушаларының зақымдануы мен өлімін ынталандыратын тау- мидың жинақталуын азайтты. Сонымен қатар, ADRB1 протеинінің жоғары экспрессия деңгейі ADRB1+ нейрондары деп аталатын арқалық пионстарда (DP) байқалады. ДП- дағы бұл ADRB1+ нейрондарының белсенділігі ұйқыда ояну мінез- құлқымен тығыз байланысты және ADRB1 A187V мутациясымен өзгеріске ұшыраған. ADRB1+ нейрондары тежегіш немесе қоздырғышы болуы мүмкін. Мутант тышқандардың миында агонисттермен тежелуі мүмкін ADRB1+ нейрондарының пайызы айтарлықтай төмендейді, ал агонисттермен қозғайтын нейрондардың пайызы салыстырмалы түрде өзгермейді. 49 кодондық орнында тағы бір кең таралған SNP пайда болады, ол ADRB 1-дің N- тізбегі N- тізбегі бойынша серин (49S) глицинге (49G) ауысады. 49S түрінің агонисттің төмендеуіне және қысқа аралықтағы әсеріне төзімділігі жоғары екені дәлелденді. 49G вариантының рецепторы әрқашан экспрессияланады, бұл аденоил циклазамен жоғары қосындылану белсенділігін және агонисттерге сезімталдықты арттырады. Сонымен қатар, осы полиморфизмнің салауатты тұрғындарда пайда болуымен жүрек-қан тамырлары реакциясы зерттеледі. 49 кодондағы глицинді сауықтыратын сау адамдар жүрек- қан тамырларының тынығуындағы функциясы жақсарып, жаттығу кезінде жүректің максималды соғуына жауап береді, бұл осы полиморфизмге байланысты жүректі қорғау үшін айқын. Кокаин, бета-блокаторлар немесе басқа симпатикалық стимуляторлар медициналық апатқа әкелуі мүмкін болғандықтан, ADRB 1-ге тыйым салынған есірткі қолдануды ескерген жөн.