RECEPTORES DE MEMBRANA: FUNÇÕES, TIPOS, COMO FUNCIONAM - BIOLOGIA - 2024

Os receptores de membrana são uma classe de receptores celulares que se localizam na superfície da membrana plasmática das células, permitindo detectar substâncias químicas que, por sua natureza, não conseguem atravessar a membrana.

Geralmente, os receptores de membrana são proteínas integrais de membrana especializadas na detecção de sinais químicos, como hormônios peptídicos, neurotransmissores e certos fatores tróficos; algumas drogas e toxinas também podem se ligar a esses tipos de receptores.

Esquema representativo de um receptor de membrana. Ligantes localizados na parte externa da membrana (1), interação ligante-receptor de membrana (2) e (3) eventos de sinalização subsequentes são observados (Fonte: Wyatt Pyzynski via Wikimedia Commons)

São classificados de acordo com o tipo de cascata intracelular à qual estão acoplados e quais são aqueles que determinam o efeito final na célula correspondente, denominada célula-alvo ou célula-alvo.

Assim, três grandes grupos foram descritos: aqueles ligados a canais iônicos, aqueles ligados a enzimas e aqueles ligados à proteína G. A ligação de ligantes a receptores gera uma mudança conformacional no receptor que desencadeia uma cascata de sinalização intracelular no Célula Alvo.

As cadeias de sinalização acopladas aos receptores de membrana permitem amplificar os sinais e gerar respostas ou alterações transitórias ou permanentes na célula-alvo. Esses sinais intracelulares são chamados coletivamente de "sistema de transdução de sinal".

Recursos

A função dos receptores de membrana, e de outros tipos de receptores em geral, é permitir a comunicação das células entre si, de forma que os diferentes órgãos e sistemas de um organismo funcionem de forma coordenada para manter a homeostase e responder a ordens voluntárias e automáticas emitidas pelo sistema nervoso.

Assim, um sinal químico agindo na membrana plasmática pode desencadear uma modificação amplificada de várias funções dentro da maquinaria bioquímica de uma célula e desencadear uma multiplicidade de respostas específicas.

Por meio do sistema de amplificação de sinais, um único estímulo (ligante) é capaz de gerar mudanças transitórias imediatas, indiretas e de longo prazo, modificando a expressão de alguns genes dentro da célula-alvo, por exemplo.

Tipos

Os receptores celulares são classificados, de acordo com sua localização, em: receptores de membrana (aqueles que estão expostos na membrana celular) e receptores intracelulares (que podem ser citoplasmáticos ou nucleares).

Os receptores de membrana são de três tipos:

- Ligado a canais iônicos

- Ligado a enzimas

- Ligado à proteína G

Receptores de membrana ligados a canais iônicos

Também chamados de canais iônicos dependentes de ligante, são proteínas de membrana compostas por 4 a 6 subunidades que se agrupam de forma a deixarem um conduto ou poro central, através do qual os íons passam de um lado ao outro da membrana.

Exemplo do receptor de acetilcolina, um receptor ligado a um canal iônico. Os três estados conformacionais dela são mostrados (Fonte: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

Esses canais atravessam a membrana e possuem uma extremidade extracelular, onde se localiza o sítio de ligação do ligante, e outra extremidade intracelular que, em alguns canais, possui mecanismo de porta. Certos canais têm um local de ligante intracelular.

Receptores de membrana ligados a enzimas

Esses receptores também são proteínas transmembrana. Possuem uma extremidade extracelular que apresenta o sítio de ligação para o ligante e que tem associada à sua extremidade intracelular uma enzima que é ativada pela ligação do ligante ao receptor.

Receptores de membrana acoplados ou ligados à proteína G

Os receptores acoplados à proteína G têm um mecanismo indireto para a regulação das funções intracelulares das células-alvo que envolve moléculas transdutoras chamadas proteínas de ligação ou ligação ao GTP ou proteínas G.

Todos esses receptores ligados à proteína G são feitos de uma proteína de membrana que atravessa a membrana sete vezes e são chamados de receptores metabotrópicos. Centenas de receptores ligados a diferentes proteínas G foram identificados.

Como eles funcionam?

Em receptores ligados a canais iônicos, a ligação do ligante ao receptor gera uma mudança conformacional na estrutura do receptor que pode modificar uma porta, aproximar ou afastar as paredes do canal. Com isso, eles modificam a passagem de íons de um lado para o outro da membrana.

Os receptores ligados aos canais iônicos são, em sua maioria, específicos para um tipo de íon, razão pela qual os receptores para canais de K +, Cl-, Na +, Ca ++, etc. foram descritos. Existem também canais que permitem a passagem de dois ou mais tipos de íons.

A maioria dos receptores ligados a enzimas associam-se às proteínas quinases, especialmente à enzima tirosina quinase. Essas quinases são ativadas quando o ligante se liga ao receptor em seu local de ligação extracelular. As quinases fosforilam proteínas específicas na célula-alvo, modificando a função da célula.

Exemplo de um receptor de membrana ligado à enzima tirosina quinase (Fonte: Laozhengzz via Wikimedia Commons)

Os receptores ligados à proteína G ativam cascatas de reações bioquímicas que acabam modificando a função de várias proteínas na célula-alvo.

Existem dois tipos de proteínas G que são as proteínas G heterotriméricas e as proteínas G monoméricas. Ambos estão inativamente ligados ao GDP, mas quando o ligante está ligado ao receptor, o GDP é substituído por GTP e a proteína G é ativada.

Nas proteínas G heterotriméricas, a subunidade α ligada ao GTP se dissocia do complexo ßγ, deixando a proteína G ativada. Tanto a subunidade α ligada ao GTP quanto o ßγ livre podem mediar a resposta.

Esquema de um receptor acoplado à proteína G (Fonte: Bensaccount na Wikipedia em inglês via Wikimedia Commons)

As proteínas G monoméricas ou pequenas proteínas G também são chamadas de proteínas Ras porque foram descritas pela primeira vez em um vírus que produz tumores sarcomatosos em ratos.

Quando ativados, estimulam mecanismos relacionados principalmente ao tráfego vesicular e às funções do citoesqueleto (modificação, remodelação, transporte, etc.).

Exemplos

O receptor de acetilcolina, ligado a um canal de sódio que se abre quando se liga à acetilcolina e causa despolarização da célula-alvo, é um bom exemplo de receptores de membrana ligados a canais iônicos. Além disso, existem três tipos de receptores de glutamato que são receptores ionotrópicos.

O glutamato é um dos neurotransmissores excitatórios mais importantes do sistema nervoso. Seus três tipos de receptores ionotrópicos são: receptores NMDA (N-metil-D-aspartato), AMPA (α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazol-propionato) e cainato (ácido kainic).

Seus nomes são derivados dos agonistas que os ativam e esses três tipos de canais são exemplos de canais excitatórios não seletivos, pois permitem a passagem de sódio e potássio e, em alguns casos, pequenas quantidades de cálcio.

Exemplos de receptores ligados a enzimas são o receptor de insulina, a família de receptores TrK ou receptores de neurotrofina e os receptores para alguns fatores de crescimento.

Os receptores acoplados à proteína G mais importantes incluem receptores muscarínicos de acetilcolina, receptores β-adrenérgicos, receptores do sistema olfatório, receptores metabotrópicos de glutamato, receptores para muitos hormônios peptídicos e receptores de rodopsina do sistema retinal.

Referências

1. Departamento de Bioquímica e Biofísica Molecular Thomas Jessell, Siegelbaum, S., & Hudspeth, AJ (2000). Principles of neural science (Vol. 4, pp. 1227-1246). ER Kandel, JH Schwartz & TM Jessell (Eds.). Nova York: McGraw-hill.
2. Hulme, EC, Birdsall, NJM & Buckley, NJ (1990). Subtipos de receptores muscarínicos. Revisão anual de farmacologia e toxicologia, 30 (1), 633-673.
3. Cull-Candy, SG e Leszkiewicz, DN (2004). Papel de subtipos distintos de receptores NMDA nas sinapses centrais. Sci. STKE, 2004 (255), re16-re16.
4. William, FG e Ganong, MD (2005). Revisão da fisiologia médica. Impresso nos Estados Unidos da América, décima sétima edição, Pp-781.
5. Bear, MF, Connors, BW, & Paradiso, MA (Eds.). (2007). Neuroscience (Vol. 2). Lippincott Williams & Wilkins.