受容体と情報伝達系

受容体と情報伝達系

1 受容体

内因性情報伝達物質(神経伝達物質、ホルモン、オータコイドなど)には、それぞれに固有の受容体が存在する。受容体は、発現部位や効果の現れ方、機能、情報伝達の違いなどによりサブタイプに分類される。

1)アドレナリン受容体

2)アセチルコリン受容体

3)ヒスタミン受容体

4)セロトニン受容体

5)ドパミン受容体

6)グルタミン酸受容体

7)GABA受容体

8)グリシン受容体

9)オピオイド受容体


10)アンギオテンシンⅡ受容体

11)エイコサノイド受容体

2 細胞膜受容体

細胞膜受容体は、アゴニストが結合することによって発生する刺激情報が細胞内に伝達される様式からGタンパク質共役型、イオンチャネル内蔵型、酵素内蔵型受容体の3種類に分類することができる。

1)Gタンパク質共役型受容体

 Gタンパク質共役型受容体は、細胞膜7回貫通型受容体であり、Gタンパク質を介して効果器である酵素やイオンチャネルの活性化をもたらす。

2)イオンチャネル内蔵型受容体

 イオンチャネル内蔵型受容体は、細胞膜4〜5回貫通型受容体であり、受容体にアゴニストが結合することによりイオンチャネルが活性化される。

チャネルが開口すると、濃度の高い方から低い方にイオンが移動する。細胞外には、Ca2、Na、Clが多いため、それぞれのチャネルが開口すると細胞外から細胞内にCa2、Na、Clが流入する。それに対して、細胞内には、Kが多いため、Kチャネルが開口すると細胞内から細胞外にK、Na、Clが流出する。

3)酵素内蔵型受容体

 酵素内蔵型受容体には、チロシンキナーゼ内蔵型受容体やグアニル酸シクラーゼ内蔵型受容体などがある。酵素内蔵型受容体は、細胞膜1回貫通型受容体であり、細胞内に酵素活性領域を有しており、リガンドが結合すると細胞内で酵素活性化による反応が促進する。
チロシンキナーゼ内蔵型受容体の代表例として、インスリン受容体や上皮成長因子(EGF)受容体があり、グアニル酸シクラーゼ内蔵型受容体の代表例として、心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)受容体がある。

インスリン受容体
受容体にインスリンが結合すると、細胞質内に存在するチロシンキナーゼ部分が活性化し、作用発現に関与するIRS(insulin recepter substrate)のチロシンがリン酸化される。
それにより、グルコース輸送担体(GULT)が細胞内から細胞表面に移動し、細胞外から細胞内にグルコースが取り込まれる。

 

3 細胞内受容体

細胞内受容体は、細胞質や核内に存在する。細胞内受容体は、リガンドに結合し、複合体を形成すると、核内に存在するDNAに作用することにより転写調節因子として作用する。
例)活性型ビタミンD3受容体、コルチゾール受容体、アルドステロン受容体、エストロゲン受容体、レチノイン酸受容体、甲状腺ホルモン受容体 など

4 細胞内情報伝達系

薬物や情報伝達物質が受容体に結合することにより、細胞内シグナルが発生し、最終応答を生じさせるまでのプロセスを細胞内情報伝達系という。

1)Gタンパク質共役型受容体

 Gタンパク質共役型受容体に薬物が作用すると、細胞膜内伝達器(G タンパク質)と酵素を介して、細胞内セカンドメッセンジャーに情報が伝達され、生理反応が認められる。

<Gタンパク質を介した情報伝達>
細胞膜上受容体と共役するGタンパク質はαβγの三量体構造を有している。受容体にアゴニストが結合すると、Gタンパク質が活性化することにより効果器に情報が伝達される。
①:受容体にアゴニストが結合すると、Gタンパク質の構造が変化する。
②:Gタンパク質の構造変化によりGαに結合しているGDPがGTP に変換される。
③:活性型Gα又はβγサブユニットが効果器の活性化を促進または抑制する。
④:GαはGTPaseを有しており、細胞内GTPからGDPを産生し、結合すると共にβγサブユニットと会合して不活性型に戻る。

2)アデニル酸シクラーゼを活性化する系

 アデニル酸シクラーゼ活性化系では、受容体にアゴニストが結合すると、Gsタンパク質を介してアデニル酸シクラーゼが活性化され、細胞内のサイクリックAMP(cAMP)が増加する。増加したcAMPによりプロテインキナーゼAが活性化し、細胞内機能タンパク質がリン酸化され、生理反応が引き起こされる。

3)アデニル酸シクラーゼを抑制する系

 アデニル酸シクラーゼ抑制系では、受容体にアゴニストが結合すると、Giタンパク質を介してアデニル酸シクラーゼの活性が抑制され、細胞内のサイクリックAMP(cAMP)が減少する。cAMPに減少することによりプロテインキナーゼAが活性が低下し、細胞内機能タンパク質がリン酸化が抑制されることにより生理反応が引き起こされる。
また、心房細胞に存在するM2受容体が刺激されると、Giタンパク質βγサブユニットを介して、Gタンパク質制御型Kチャネルが開口することにより徐脈が認められる。

4)ホスホリパーゼCを活性化する系

 ホスホリパーゼCを活性化する系では、受容体にアゴニストが結合すると、Gqタンパク質を介してホスホリパーゼC(PLC)が活性化され、ホスファチジルイノシトール4,5−ビスリン酸(PIP2)からイノシトール1,4,5−トリスリン酸(IP3)とジアシルグリセロール(DG)が産生される。
IP3はIP3受容体に結合することにより小胞体からCa2の遊離を促進するとともに細胞外からのCa2の流入を促進する。DGは、プロテインキナーゼCを活性化することにより細胞内機能タンパク質のリン酸化を介して様々な生理反応を引き起こす。

5)一酸化窒素(NO)

 一酸化窒素は、情報伝達物質であり、受容体を介することなく血管弛緩因子として作用する。
<一酸化窒素(NO)を介した血管平滑筋の弛緩>
①:アセチルコリンがムスカリンM3受容体に結合するとGqタンパク質を介して一酸化窒素合成酵素が活性化される。
②:血管内皮細胞において、活性化された一酸化窒素合成酵素によりアルギニンから一酸化窒素が生成する。
③:血管内皮細胞で合成されたNOが血管平滑筋細胞に遊離し、血管平滑筋細胞の可溶性グアニル酸シクラーゼを活性化することによりサイクリックGMP(cGMP)が増加する。
④:血管平滑筋細胞のcGMPの増加によりプロテインキナーゼGが活性化し、血管平滑筋が弛緩する。

◇関連問題◇
第97回第151、第98回問26、第99回問26、第99回問151、第101回問26、第102回問27、
第102回問151、第103回問26、第104回問151

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