Введение
Группа белков. Гормональный рецептор – это молекула, связывающаяся с конкретным гормоном. Гормональные рецепторы представляют собой обширное семейство белков, включающее рецепторы к гормонам щитовидной железы и стероидным гормонам, ретиноидам и витамину D, а также множество других рецепторов для различных лигандов, таких как жирные кислоты и простагландины. Гормональные рецепторы относятся главным образом к двум классам. Рецепторы пептидных гормонов обычно являются клеточными поверхностными рецепторами, встроенными в плазматическую мембрану клеток, и поэтому называются трансмембранными рецепторами. Примером этого является Актрапид. Рецепторы стероидных гормонов обычно находятся в протоплазме и называются внутриклеточными или ядерными рецепторами, например, тестостерон. После связывания с гормоном рецептор может запускать несколько сигнальных путей, что в конечном итоге приводит к изменениям в поведении клеток-мишеней. Гормональная терапия и гормональные рецепторы играют важную роль в лечении рака молочной железы (терапия не ограничивается только раком молочной железы). Воздействуя на гормоны, можно изменить рост и функцию клеток. Эти гормоны могут препятствовать выживанию раковых клеток в организме.
A hormone receptor is a receptor molecule that binds to a specific hormone. Hormone receptors are a wide family of proteins made up of receptors for thyroid and steroid hormones, retinoids and Vitamin D, and a variety of other receptors for various ligands, such as fatty acids and prostaglandins. Hormone receptors are of mainly two classes. Receptors for peptide hormones tend to be cell surface receptors built into the plasma membrane of cells and are thus referred to as trans membrane receptors. An example of this is Actrapid. Receptors for steroid hormones are usually found within the protoplasm and are referred to as intracellular or nuclear receptors, such as testosterone. Upon hormone binding, the receptor can initiate multiple signaling pathways, which ultimately leads to changes in the behavior of the target cells. Hormonal therapy and hormone receptors play a very large part in breast cancer treatment (therapy is not limited to only breast cancer). By influencing the hormones, the cells' growth can be changed along with its function. These hormones can cause cancer to not survive in the human body.
Общее связывание лигандов
Белки гормональных рецепторов связываются с гормоном в результате совокупности слабых взаимодействий. Относительно большой размер ферментов и рецепторов обеспечивает большую площадь поверхности, что является основой для возникновения этих слабых взаимодействий. Это связывание отличается высокой специфичностью благодаря комплементарности взаимодействий между полярными, неполярными, заряженными, нейтральными, гидрофильными или гидрофобными аминокислотными остатками. После связывания рецептор часто претерпевает конформационные изменения и может связывать дополнительные лиганды, активируя сигнальный путь. Благодаря этим высокоспецифичным и высокоаффинным взаимодействиям между гормонами и их рецепторами, даже очень низкие концентрации гормона способны вызывать значительный клеточный ответ. Рецепторы могут иметь разнообразные структуры, зависящие от функции гормона и структуры его лиганда. Таким образом, связывание гормона с рецептором – сложный процесс, который может быть обусловлен кооперативным связыванием, обратимыми и необратимыми взаимодействиями, а также наличием множественных центров связывания. Сигнальные пути регулируют клетки, активируя или инактивируя экспрессию генов, транспорт метаболитов и контролируя ферментативную активность, что обеспечивает управление ростом и функциями метаболизма.
Внутриклеточные рецепторы
Внутриклеточные и ядерные рецепторы – это прямой способ для клетки реагировать на внутренние изменения и сигналы. Внутриклеточные рецепторы активируются гидрофобными лигандами, проникающими через клеточную мембрану. Все ядерные рецепторы очень похожи по структуре и характеризуются наличием внутренней транскрипционной активности. Внутренняя транскрипционная активность включает в себя три основных домена: активацию транскрипции, связывание ДНК и связывание лигандов. Эти домены и лиганды гидрофобны и способны проникать через мембрану. Транспорт макромолекул и молекул лигандов внутрь клетки обеспечивает сложную систему внутриклеточной передачи сигналов через различные клеточные среды, пока не будет достигнут ответ. Ядерные рецепторы – это особый класс внутриклеточных рецепторов, которые специфически способствуют экспрессии определенных генов. Ядерные рецепторы часто связываются непосредственно с ДНК, нацеливаясь на специфические последовательности ДНК для активации или подавления транскрипции соседних генов. Когда лиганд связывается с GPCR, рецептор изменяет свою конформацию, что приводит к взаимодействию внутриклеточных петель между различными мембранными доменами рецептора с G-белками. Это взаимодействие вызывает обмен ГДФ на ГТФ, что, в свою очередь, вызывает структурные изменения в альфа-субъединице G-белка. Это механизм, посредством которого рецепторы могут индуцировать регуляцию экспрессии генов, зависящую как от внеклеточной среды, так и от клеточного состава. Стероидные гормоны и их регуляция рецепторами – наиболее эффективные молекулярные взаимодействия, способствующие экспрессии генов. Когда лиганд связывается с ядерным рецептором, рецептор претерпевает конформационное изменение, которое активирует его и, в свою очередь, влияет на степень регуляции экспрессии генов.
Рецепторы гормонов, растворимых в воде
Гормоны, растворимые в воде, включают гликопротеины, катехоламины и пептидные гормоны, состоящие из полипептидов, например, тиреотропный гормон, фолликулостимулирующий гормон, лютеинизирующий гормон и инсулин. Эти молекулы не растворимы в липидах и поэтому не могут проникать через клеточные мембраны. Следовательно, рецепторы к пептидным гормонам расположены на плазматической мембране, поскольку они связываются с рецепторным белком, находящимся на плазматической мембране. Гормоны, растворимые в воде, образуются из аминокислот и хранятся в эндокринных клетках до момента необходимости. Основными типами трансмембранных гормональных рецепторов являются рецепторы, связанные с G-белком, и рецепторы, связанные с ферментами. Эти рецепторы обычно функционируют посредством внутриклеточных вторичных посредников, таких как циклический АМФ (цАМФ), циклический ГМФ (цГМФ), инозитол-1,4,5-трисфосфат (IP3) и кальций-кальмодулиновая система (Ca2+).
Рецепторы гормонов, растворимых в жирах
Рецепторы стероидных гормонов и связанные с ними рецепторы обычно являются растворимыми белками, которые функционируют посредством активации генов. Липидорастворимые гормоны воздействуют на специфические последовательности ДНК, проникая в клетку. Попав в клетку, они связываются с рецепторами (внутриклеточными) и перемещаются в ядро. Их элементы ответа – это последовательности ДНК (промоторы), с которыми связывается комплекс стероида, связанного с его рецептором. Сами рецепторы представляют собой белки с цинковыми пальцами. К ним относятся рецепторы для глюкокортикоидов (глюкокортикоидные рецепторы), эстрогенов (эстрогеновые рецепторы), андрогенов (андрогенные рецепторы), гормона щитовидной железы (Т3) (рецепторы гормона щитовидной железы), кальцитриола (активной формы витамина D) (кальцитриол-рецепторы) и ретиноидов (витамина A) (ретиноидные рецепторы). Взаимодействие рецепторов с белками индуцирует захват и разрушение соответствующих гормонов для регулирования их концентрации в организме. Это особенно важно для стероидных гормонов, поскольку многие системы организма полностью стероидозависимы.