Receptorii transmembranari sunt proteine de membrană care sunt localizate și funcționează nu numai în membrana celulară exterioară , ci și în membranele compartimentelor și organele celulare . Legarea la o moleculă de semnalizare (hormon sau mediator) are loc pe o parte a membranei, iar răspunsul celular se formează pe cealaltă parte a membranei. Astfel, ei joacă un rol unic și important în comunicarea de la celulă la celulă și în transducția semnalului.
Mulți receptori transmembranari constau din două sau mai multe subunități care acționează în combinație și se pot disocia la legarea la un ligand sau își pot schimba conformația și trec la următoarea etapă a ciclului de activare. Ele sunt adesea clasificate pe baza structurii lor moleculare. Lanțurile polipeptidice ale celui mai simplu dintre acești receptori traversează stratul dublu lipidic o singură dată, în timp ce mulți traversează stratul dublu lipidic de șapte ori (de exemplu, receptorii cuplați cu proteina G ).
Domeniul extracelular este regiunea receptorului care se află în afara celulei sau organoidului. Dacă lanțul polipeptidic al receptorului traversează celula de mai multe ori, atunci domeniul exterior poate consta din mai multe bucle. Funcția principală a receptorului este de a recunoaște hormonul (deși unii receptori sunt, de asemenea, capabili să răspundă la modificările potențialului membranar), iar în multe cazuri hormonul se leagă de acest domeniu.
Unii receptori sunt, de asemenea, canale proteice. Domeniul transmembranar constă în principal din elice α transmembranare. În unii receptori, cum ar fi receptorul nicotinic de acetilcolină , domeniul transmembranar formează un por de membrană sau un canal ionic. După activarea domeniului extracelular (legarea hormonilor), canalul poate trece ionii . La alți receptori, după legarea hormonului, domeniul transmembranar își schimbă conformația, ceea ce are efect intracelular.
Domeniul intracelular sau citoplasmatic interacționează cu interiorul celulei sau al organoidului, retransmițând semnalul primit. Există două moduri fundamental diferite de o astfel de interacțiune:
Majoritatea receptorilor transmembranari aparțin uneia dintre cele trei clase, care se disting prin mecanismul principal de transducție a semnalului. Clasificarea receptorilor transmembranari ionotropi și metabotropici. Receptorii ionotropi, sau receptorii cuplați la canalele ionice, sunt implicați, de exemplu, în transmiterea rapidă a semnalelor sinaptice între neuroni și alte celule țintă care pot percepe semnale electrice.
Receptorii metabotropi transmit semnale chimice. Aceștia sunt împărțiți în două mari clase: receptori cuplati cu proteina G și receptori cuplati cu enzime [ 1] .
Receptorii cuplați cu proteina G sunt numiți și receptori 7TM (receptori cu șapte domenii transmembranare, receptori cu șapte domenii transmembranare). Sunt proteine transmembranare cu un segment exterior pentru legarea ligandului, un segment de membrană și un segment citosol cuplat cu proteina G. Ei disting șase clase pe baza asemănării structurii și funcțiilor receptorilor, clasele A-F (sau 1-6), care, la rândul lor, sunt împărțite în multe familii. Această clasă include receptorii senzoriali și adrenoreceptorii .
Ca și GPCR, receptorii cuplați cu enzime sunt proteine transmembranare în care domeniul de legare a ligandului este situat în afara membranei. Spre deosebire de GPCR, domeniul lor citosol nu este cuplat la o proteină G, dar el însuși are activitate enzimatică sau leagă direct enzima. De obicei, în loc de șapte segmente, ca în GPCR, astfel de receptori au un singur segment transmembranar. Acești receptori pot include aceleași căi de semnalizare ca și GPCR. Această clasă include, de exemplu, receptorul de insulină .
Există șase clase principale de receptori cuplați cu enzime:
Există mai multe moduri în celulă de a regla activitatea receptorilor transmembranari, cele mai importante moduri fiind fosforilarea și internalizarea receptorilor .