Reseptör (biyokimya)

Biyokimyada reseptör veya almaç, birbiriyle kısmen örtüşen iki anlama karşılık gelir.
Birinci anlamıyla reseptör, sinyal transdüksiyonunda yer alan bir proteindir, hücre dışındaki bir sinyali hücre içine taşır. Sinyalin bir biçimden başka bir biçime dönüşmesini sağlayan protein hücre dışında olabileceği gibi hücre içinde de olabilir. Reseptöre bağlanan moleküle ligand denir, bu bir peptit (örneğin bir nörotransmitter), bir hormon, bir ilaç, veya bir toksin olabilir, bu bağlanma olunca reseptör biçimini değiştirir ve hücresel bir tepki meydana gelir. Ancak, bazı ligandlar herhangi bir değişikliğe neden olmadan sadece reseptörleri bloke ederler, bunlara antagonist denir. Ligand etkisiyle reseptörde meydana gelen değişiklikler sonucu fizyolojik tepkiler meydana gelir, bunlar liganda atfedilen biyolojik aktiviteyi oluşturur.
İkinci anlamıyla reseptör, hücre dışındaki bir protein veya taneciğin hücre içine girmek için hücre zarında bağlandığı bir moleküldür. Hücreye bağlanan şey, bir protein (örneğin kolera toksini), bir virüs (örneğin HIV) veya bir lipoprotein taneciği olabilir (örneğin LDL). Bu ikinci anlamıyla reseptör, genelde protein olmakla beraber bir karbonhidrat veya lipit de olabilir (örneğin, kolera toksini, GM1 adlı bir gangliozite bağlanır).
Bu iki tanım kısmen örtüşürler. Virüs veya toksinlerin bağlandığı reseptörlerin bazıları (örneğin, HIV'in bağlanma reseptörü CD34) yukarıda verilen birinci anlamıyla bir sinyal reseptörüdür. Patojen organizma, bu reseptörü kendi amacına göre kullanacak şekilde evrimleşmiştir. Buna karşın sinyal reseptörlerinin hepsi hücre zarında değildir. Örneğin nükleer reseptörler, hücre çekirdeğinde bulunurlar ve aslında transkripsiyon faktörleridir. Bu reseptörlerin ligandları, hücre zarından kolaylıkla geçebilen steroid hormonlardır, bunlar reseptörlerine bağlanınca onların belli genleri aktive etmesine neden olurlar. Bazı bağlanma reseptörlerinin ise sinyal transdüksiyonu ile ilgileri yoktur. Örneğin, endositik reseptörler, bazı besinlerin (örneğin LDL taneciklerinde bulunan kolesterol ve trigliseritlerin, veya transferin tarafından taşınan demirin) endositoz yoluyla hücre içine alınmasını sağlar. Bazı sinyal transdüksiyon reseptörlerinin hücre içine aktardığı sinyal mutlaka bir molekülün bağlanması değildir; ışık veya ses titreşimlerinin neden olduğu reseptördeki şekilsel deformasyon da sinyal olabilir.
Genel bakış
Reseptörlerin şekil ve etkileri X-ışını kristalografisi ve bilgisayar modellemesi ile araştırılır, bu yöntemler sayesinde reseptörlerin bağlanma bölgelerinde ilaçların etkilerin anlaşılmasında büyük ilerleme katedilmiştir..
İşlevlerine ve ligandlarına bağlı olarak, birkaç farklı tip sinyal transdüksiyon reseptörü tanımlanabilir:
Bazı reseptör proteini periferal membran proteinleridir.
Çoğu hormon reseptörü ve nörotransmitter reseptörü transmembran proteindir: transmembran reseptörler hücre zarının içinde yerleşiktir, böylece dışarıdan bir ligandın bağlanması, hücrenin içine doğru sinyal transdüksiyon yolunun etkinleşmesini sağlar.
Metabotropik reseptörler, G proteinleri ile kenetlidir. bunlar iyon kanallarını kontrol eden enzimler aracılığıyla hücreye dolaylı yoldan etki ederler.
İyonotrofik reseptörler merkezi bir gözenek bulunur, bu ligand-kapılı bir iyon kanalı olarak işlev görür.
Reseptörlerin bir diğer ana sınıfı, hücre içi reseptörleridir, steroid veya intrakrin peptit hormon reseptörlere bağlanırlar. Bu reseptörler, ligand bağlanıp aktive olunca, genelde hücre çekirdeğine girip orada gen ifadesini ayarlar.
Bağlanma ve aktivasyon
Ligand bağlanması bir denge sürecidir. Ligandlar, kütle etki kanununa uygun olarak reseptörlere bağlanır ve onlardan ayrışır.
(köşeli parantezler konsantrasyon anlamındadır)
Bir molekülün bir reseptöre ne derece iyi uyduğunun ölçüsü olan bağlanma afinitesi (bağlanma eğilimi), onun ayrışma katsayısı (Kd) ile ters orantılıdır. Kuvvetli bir bağlanma, yüksek afinite ve düşük Kd'ye karşılık gelir. Nihai biyolojik tepki (örneğin ikincil mesajcı kaskadı veya kas kasılması), önemli sayıda reseptörün aktivasyonu ardından olur.
Eğer reseptörün iki hali varsa ve onun ligandı her iki haldeki reseptöre de bağlanabiliyorsa, ligandın mevcudiyetinde iki hal arasındaki denge değişebilir. Bir agonistin bağlanması, reseptörün birbiriyle dengede olan iki halinden birini stabilize ederse, bu durumda normal ligandının reseptöre bağlanma dengesi etkilenebilir.
Endositik reseptörler, farklı ortamlarda ligandlarına bağlanma afinitelerinin farklı olması esasına göre çalışırlar. Genelde bu tür reseptörlerin ligandlarına bağlanma afinitesi asit ortamda çok daha azdır, bu yüzden hücre yüzeyinde oluşan reseptör-ligand kompleksleri, düşük pH'li endozomlara taşınınca orada ayrışırlar. Reseptör hücre yüzeyine geri gider, ligand ise ilgili enzimler tarafından işleme tabi tutulur.
Yapısal etkinlik
Bir liganda bağlı olmadan biyolojik aktivitesini gösteren bir reseptör "yapısal etkinlik" gösterir ("constitutive activity.") Reseptörlerin yapısal aktivitesi bir ters agonistin bağlanması ile bloke olabilir. Yapısal etkinliğin artmasına neden olan mutasyonlar bazı kalıtsal hastalıkların nedenidirler, örneğin erken püberte (lüteinleştirici hormon reseptöründe mutasyonlar nedeniyle) ve hipertiroidizm (tiroid uyarıcı hormon reseptörlerinde mutasyonlar nedeniyle). Uyarıcılar dopamin reseptörlerine ters agonist olarak etki eder.
Agonist ve antagonistler
Bir sinyal transdüksiyon reseptörüne bağlanan her ligand onu aktive etmez. Bunlar genel olarak agonist ve antagonist olarak sınıflandırılırlar. Aşağıdaki ligand sınıfları mevcuttur:
Tam agonistler reseptörü aktive eder ve tam biyolojik tepki doğurur. Çoğu doğal ligand tam agonisttir.
Kısmi agonistler reseptörleri tamamem aktive etmezler, tam agonistlerin doğurduğu tepkiye kıyasla kısmi bir tepkiye neden olur.
Antagonistler reseptöre bağlanır ama onu aktive etmez. Bunun sonucunda reseptör bloke olur, başka agonistlerin bağlanması engellenir.
Ters agonistler reseptörün yapısal aktivitesini inhibe ederek onun aktivitesini azaltırlar.
Kalıtsal bozukluklarda rolü
Çoğu genetik bozukluk reseptör genlerinde kalıtsal bozukluklarla ilişkilidir. Genelde hormon mu düşük düzeyde üretiliyor yoksa reseptör mü çalışmıyor anlamak zordur; bunlar endokrin hastalıkların "psödo-hipo" grubunu meydana getirir.
Reseptör regülasyonu
Bir hormona veya nörotransmitter'e duyarlı reseptörlerin sayısını artırarak veya azaltarak hücreler bu moleküle olan duyarlılıklarını ayarlayabilirler. Bu bir geri besleme mekanizmasıdır.
Bir uyarıya uzun süreli veya tekrarlı maruz kalmak çoğu zaman bir reseptörün o uyarana düşük tepki vermesine yol açar, buna reseptör duyarsızlaşması denir. Reseptör duyarsızlaşması (desensitizasyonu) liganda olan afinitenin azalmasına yol açar. Ligand-bağlı reseptörlerin duyarsızlaşması (desensitizasyonu) ilk kez nikotinik asetilkolin reseptörlerinde gösterildi.
Duyarsızlaşma aşağıdaki şekillerde olabilir:
Reseptör fosforilasyonu.
Reseptör effektör moleküllerinin ayrışması.
Reseptorün tecrit edilmesi (içselleştirme).
Bağışıklık sisteminde
Bağışıklık sistemindeki ana reseptörler örüntü tanıma reseptörleri (İng. pattern recognition receptors, PRR), Toll-benzeri reseptörler (İng. Toll-like reseptors, TLR), Öldürücü etkinleştirilmiş reseptörü ve öldürücü inhibitör reseptörleri, kompleman reseptörleri, Fc receptorleri, B hücresi reseptörleri ve T hücresi reseptörleridir.