Часть 3. Рецепторная функция мембран

Клетки обладают способностью контролировать состояние окружающей среды и отвечать на происходящие в ней изменения. Взаимоотношения животных клеток с внешней средой и с соседними клетками определяют ее рецепторную функцию, которая осуществляется с помощью рецепторов, локализованных во внешней клеточной мембране.

Специализированные рецепторные молекулы или молекулярные комплексы содержатся в плазматических мембранах самых разных эукариотических и прокариотических клеток. С их помощью клетки связывают и переносят в цитоплазму питательные вещества, метаболиты, токсины и вирусы. В многоклеточном организме при участии рецепторов осуществляется координация работы различных клеток химическими сигналами, в качестве которых выступают нейромедиаторы и гормоны. Другие рецепторы, определяющие адгезивные свойства клеток, отвечают за межклеточное узнавание и взаимодействие с компонентами внеклеточного матрикса.

Рецепторные системы поверхности клеток различных типов, несмотря на их функциональное многообразие, характеризуются большим структурным сходством. Чаще всего они представлены интегральными мембранными белками гликопротеидами, реже – ганглиозидами (последние, например, служат для связывания холерного и столбнячного токсинов).

При использовании лигандов, меченных радиоактивными атомами или флуоресцентными красителями, выяснилось, что число рецепторов для конкретного лиганда может варьировать в пределах от 500 до более чем 100000 на клетку. Как правило, рецепторы распределены по клеточной поверхности диффузно, однако после присоединения к ним лигандов они образуют локальные скопления – пэтчи. Такое перемещение интегрированных в мембрану рецепторных молекул происходит благодаря их латеральной диффузии при активном участии белков цитоскелета. Наиболее часто образование пэтчей изучают с помощью особых маркеров лектинов – белков растительного или животного происхождения, способных специфически связываться с олигосахаридными компонентами гликопротеидов клеточной поверхности. Так, в присутствии лектинов на одном из полюсов клетки пэтчи могут собираться в крупные агрегаты – "шапочки", или "кэпы", как, например это имеет место у лимфоцитов.

Некоторые рецепторы поверхности плазматической мембраны сконцентрированы в окаймленных ямках или концентрируются в них при связывании лиганда. С помощью окаймленных ямок, в которых располагаются рецепторы, интернализуются такие макромолекулярные лиганды, как иммуноглобулины, липопротеины низкой плотности, гликопротеиды, а также фактор роста эпидермиса и гормон инсулин. Поглощение этих рецепторов вместе со связанным лигандом осуществляется путем специфического рецепторзависимого эндоцитоза (см. часть 2). Опосредованный рецепторами эндоцитоз позволяет проникать в цитоплазму клеток многим вирусам. По такому механизму атакуют клетки вирусы, вызывающие гепатит, СПИД, полиемилит.