G olbaltumvielu saistīto receptoru bioķīmija

G olbaltumvielu savienotais receptors (GPCR), saukts arī par septiņu transmembrānu receptoru vai heptahelical receptoru, olbaltumvielu, kas atrodas šūnu membrānā, kas saista ārpusšūnu vielas un pārraida signālus no šīm vielām uz intracelulāru molekulu, ko sauc par G proteīnu (guanīna nukleotīdus saistošais proteīns).. GPCR ir atrodami plaša spektra organismu šūnu membrānās, ieskaitot zīdītājus, augus, mikroorganismus un bezmugurkaulniekus. Pastāv daudz dažādu GPCR tipu - apmēram 1000 tipus kodē tikai cilvēka genoms, un kā grupa tie reaģē uz daudzveidīgu vielu klāstu, ieskaitot gaismu, hormonus, amīnus, neirotransmiterus un lipīdus. Daži GPCR piemēri ietver beta-adrenerģiskos receptorus, kas saista epinefrīnu; prostaglandīns E ₂receptori, kas saista iekaisuma vielas, ko sauc par prostaglandīniem; un rodopsīns, kas satur fotoreaktīvu ķīmisku vielu, ko sauc par tīkleni, kas reaģē uz gaismas signāliem, ko acs stienīšu šūnas saņem. GPCR esamību 70. gados demonstrēja amerikāņu ārsts un molekulārais biologs Roberts J. Lefkovičs. Lefkovičs 2012. gada Nobela prēmiju par ķīmiju dalīja ar savu kolēģi Braienu K. Kobilku, kurš palīdzēja noskaidrot GPCR struktūru un funkcijas.

GPCR veido garš proteīns, kam ir trīs pamata reģioni: ārpusšūnu daļa (N-gals), intracelulārā daļa (C-gals) un vidējais segments, kas satur septiņus transmembranālos domēnus. Sākot ar N galu, šis garais proteīns vijas augšup un lejup caur šūnu membrānu, ar garo vidējo segmentu septiņas reizes šķērsojot membrānu serpentīna formā. Pēdējais no septiņiem domēniem ir savienots ar C-galu. Kad GPCR saista ligandu (molekulu, kurai piemīt afinitāte pret receptoru), ligands izsauc konformācijas izmaiņas receptoru septiņos transmembraniskajos apgabalos. Tas aktivizē C-galu, kas pēc tam pieņem darbā vielu, kas savukārt aktivizē G proteīnu, kas saistīts ar GPCR. G proteīna aktivizēšana sāk virkni intracelulāru reakciju, kas galu galā beidzas ar kāda efekta radīšanu, piemēram, paaugstinātu sirdsdarbības ātrumu, reaģējot uz epinefrīnu, vai redzes izmaiņas, reaģējot uz blāvu gaismu (skatīt otro kurjeru).

Gan iedzimtas, gan iegūtas mutācijas gēnos, kas kodē GPCR, var izraisīt slimības cilvēkiem. Piemēram, iedzimta rodopsīna mutācija izraisa nepārtrauktu intracelulāro signālmolekulu aktivizēšanu, kas izraisa iedzimtu nakts aklumu. Turklāt dažās GPCR iegūtās mutācijas izraisa patoloģisku receptoru aktivitātes un ekspresijas palielināšanos šūnu membrānās, kas var izraisīt vēzi. Tā kā GPCR ir īpaša loma cilvēku slimībās, tie ir snieguši noderīgus mērķus zāļu izstrādē. Antipsihotiskie līdzekļi klozapīns un olanzapīns bloķē specifiskus GPCR, kas parasti saista dopamīnu vai serotonīnu. Bloķējot receptorus, šīs zāles izjauc nervu ceļus, kas izraisa šizofrēnijas simptomus. Pastāv arī dažādi aģenti, kas stimulē GPCR darbību. Zāles salmeterols un albuterols, kas saistās ar beta-adrenerģiskiem GPCR un aktivizē tās, stimulē elpceļu atvēršanu plaušās un tādējādi tiek izmantotas dažu elpošanas ceļu slimību, tai skaitā hroniskas obstruktīvas plaušu slimības un astmas, ārstēšanai.