Функциональные свойства клеточных рецепторов

Многообразие рецепторов как по специфичности, так и по эффекторным свойствам создает трудности в описании их наиболее общих функциональных свойств, характеризующих рецепторы как определенный класс биологически активных макромолекул. Данные последних лет позволяют заключить, что общим свойством клеточных рецепторов, от которого зависит реализация их биологических функций, является их способность перемещаться с клеточной поверхности во внутренние части клетки.

Интернализация. Первоначально допускали, что перемещение рецепторов внутрь клетки — интернализация — происходит только после связывания рецептором лиганда. Однако в последнее время появились результаты, свидетельствующие о существовании независимой от лиганда интернализации рецепторов.

Факт переноса с помощью рецептора внутрь клетки распознаваемого им лиганда был установлен с использованием либо реакционноспособных лигандов, либо меченных радиоактивным иодом рецепторов. Если клетки, имеющие инсулиновые рецепторы, обработать в темноте (при 4°С) модифицированным инсулином с фотореактивной группой, а затем краткосрочно облучить светом, произойдет ковалентное присоединение инсулина к связавшим его рецепторам. Используя модифицированный инсулин, меченный радиоактивным иодом, можно показать наличие радиомеченого инсулина на клеточной поверхности путем «состригания» белков клеточной мембраны с помощью трипсина.

Однако, если после присоединения к рецепторам инсулина повысить температуру до 37 °C и различное время инкубировать клетки при этой температуре, количество инсулина, «состригаемое» трипсином, постепенно снижается вплоть до полного исчезновения. Вместе с тем обработанные трипсином клетки содержат радиоактивную метку. Поскольку инсулин соединен с рецептором ковалентной связью, его поступление внутрь клетки может произойти только вместе с рецептором. Описанный выше эксперимент в различных модификациях использовали для оценки интернализации разных по специфичности клеточных рецепторов.

Какова биологическая (сигнальная) функция лигандов, поступающих в клетку вместе с рецептором, нельзя решить в общем виде ввиду многообразия лигандов. Судя по результатам экспериментов, в которых биологическое действие некоторых гормонов, медиаторов, антигенов на соответствующие клетки-мишени удавалось имитировать с помощью антител, способных «сшивать» между собой молекулы соответствующих рецепторов, сигнальной функцией обладают не лиганды, а распознающие их рецепторы.

Существенно, что присутствие лиганда не влияет на течение событий при интернализации рецепторов. Даже в отсутствие лиганда происходит спонтанная интернализация рецепторов и последующее их возвращение на клеточную поверхность, т. е. рециркуляция рецепторов. Вместе с тем роль лигандов велика в синхронизации процесса интернализации рецепторов. Лиганды осуществляют «сортировку» клеточных рецепторов, обеспечивая избирательную рециркуляцию одних при сохранении на клеточной поверхности большинства других.

Таким образом, следует разграничивать два сходных, по отличающихся по своим последствиям процесса: интернализацию рецепторов, протекающую спонтанно или под действием моновалентного лиганда, и интернализацию рецепторов в агрегированной форме. В последнем случае процесс интернализации связан, по крайней мере, с органиченным расщеплением рецепторов и проявлением биологического действия лиганда, опосредуемого рецептором. Это позволяет предположить, что продукты ограниченного распада рецепторов могут обладать сигнальными функциями, оказывая в каждом случае строго определенное влияние на клеточный метаболизм. Функция собственно лиганда сводится к тому, чтобы обеспечить конформационные изменения в молекуле рецептора и избирательный эндоцитоз рецепторов данной специфичности.