14.13 : G-protein Coupled Receptors

G_المستقبلات المقترنة بالبروتين G هي مستقبلات مرتبطة بربيطة (Ligand) تؤثر بشكل غير مباشر على التغيرات في الخلية. المستقبل الفعلي هو عديد ببتيد واحد يقوم بعبور غشاء الخلية سبع مرات مكوناً حلقات داخل الخلايا وخارجها ، وتخلق الحلقات خارج الخلية جيباً خاصاً بالرباط والذي يرتبط بالناقلات العصبية أو الهرمونات.

بروتين G أو بروتين ربط النيوكليوتيدات الجوانين ، هو مركب كبير غير متجانس. يتم تصنيف وحداتها الفرعية الثلاثة الى ألفا (α) و بيتا (β) و جاما (γ). عندما تكون المستقبلات غير مرتبطة أو مستريحة ، تربط الوحدة الفرعية α جزيء جوانوزين ثنائي الفوسفات ، و يتم إرفاق جميع الوحدات الفرعية الثلاث إلى المستقبلات.

عندما ترتبط الربيطة بالمستقبلات ، تطلق الوحدة الفرعية الفا جوانوزين ثنائي الفوسفات و وتربط جزيء جوانوزين ثلاثي الفوسفات (GTP). يقوم هذا الإجراء بإصدار مركب الفا-جوانوزين ثلاثي الفوسفات المعقد بالاضافة الى مركبات بيتا ، جاما ، المعقدة من المستقبلات. يمكن أن يتحرك الفا-جوانوزين ثلاثي الفوسفات على طول الغشاء لتنشيط مسارات المرسال الثاني مثل أدينوسين احادي الفوسفات الحلقي (cAMP). و مع ذلك هناك أنواع مختلفة من الوحدات الفرعية الفا- و بعضها مثبط ، مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل أدينوسين احادي الفوسفات الحلقي.

قد تتفاعل مركبات بيتا ، جاما ، مع قنوات أيون البوتاسيوم التي تطلق البوتاسيوم (K+) في الفضاء خارج الخلية مما يؤدي إلى فرط استقطاب غشاء الخلية. يُطلق على هذا النوع من القنوات الأيونية ذات بوابات الترابط اسم بروتين G المقترن داخلياً بقناة البوتاسيوم أو (GIRK).

لا ترتبط الربيطة بالمستقبلات بشكل دائم. عندما تترك الربيطة المستقبلات ، يصبح متاحاً لوحدات G-بروتين لاستردادها وإعادة توصيلها. قبل ذلك ، يجب على الإنزيمات المجاورة تحليل جوانوزين ثلاثي الفوسفات(GTP) المرتبط بالوحدة الفرعية الفا مرة أخرى الى جوانوزين ثنائي الفوسفات(GDP). و بمجرد تحقيق ذلك ، فإن بيتا ، جاما ، المعقدة تُعيد تجميعها مع مركب الفا-جوانوزين ثنائي الفوسفات ، ويعاد توصيل بروتين G بأكمله بمجال مستقبلاته.

المستقبلات المقترنة ببروتين G الشائعة هي: مستقبلات أسيتيل كولين المسكارينية الموجودة في عضلات الهيكل العظمي ، ومستقبلات بيتا-1 الأدرينالية في القلب ، ومستقبلات الفازوبريسين على خلايا العضلات الملساء. في الأنظمة الحسية ، مثل المستقبلات الشمية وبعض مستقبلات التذوق ، فإن الربيطات الرابطة هي جزيئات بيئية. على سبيل المثال ، ترتبط جزيئات السكروز بالمستقبلات المقترنة ببروتين G مما يؤدي إلى إدراك الطعم الحلو.

قد تلعب التغييرات في المستقبلات المقترنة ببروتين G دوراً مهماً في اضطرابات المزاج ، مثل الاكتئاب. السيروتونين عبارة عن ربيطة لمستقبل 5HT1A ، وهو مستقبل مقترن ببروتين G. لقد تم اقتراح أنه في حالة الاكتئاب ، يتم تغيير التفاعلات بين الربيطة والمستقبلات ؛ إما أن الربيطة لا ترتبط لفترة طويلة بما فيه الكفاية أو أن المستقبل لا يستجيب بشكل كامل. ينتج عن هذا ضعف إشارات هرمون السيروتونين الذي يظهر على شكل اكتئاب.