14.13 : G-protein Coupled Receptors

G—proteinine bağlı reseptörler, hücredeki değişiklikleri dolaylı olarak etkileyen ligand bağlayıcı reseptörlerdir. Gerçek reseptör, hücre zarını yedi kez çaprazlayarak hücre içi ve hücre dışı döngüler oluşturan tek bir polipeptittir. Hücre dışı döngüler, nörotransmiterlere veya hormonlara bağlanan liganda özgü bir cep oluşturur. Hücre içi döngüler G proteinine tutunur.

G—proteini veya guanin nükleotid bağlayıcı protein, büyük bir heterotrimerik komplekstir. Üç alt birimi alfa (α), beta (β) ve gama (γ) olarak etiketlenmiştir. Reseptör bağlı olmadığında veya dinlendiğinde, α alt birimi bir guanozin difosfat molekülüne veya GDP’ye bağlanır ve üç alt birim de reseptöre bağlanır.

Bir ligand reseptöre bağlandığında, α alt birimi GDP’yi serbest bırakır ve bir guanozin trifosfat (GTP) molekülüne bağlanır. Bu işlem α—GTP kompleksini ve β—γ kompleksini reseptörden salar. α—GTP, cAMP gibi ikinci haberci yollarını etkinleştirmek için zar boyunca hareket edebilir. Ancak farklı türde α alt birimleri vardır ve bazıları engelleyici olup cAMP’yi kapatır.

β—γ kompleksi hücre dışı boşluğa potasyum (K+) salan potasyum iyon kanalları ile etkileşime girerek hücre zarının hiperpolarizasyonuna neden olabilir. Bu tip ligand kapılı iyon kanalı, içe doğru rektifiye edici potasyum kanalı veya GIRK bağlı bir G—proteini olarak adlandırılır.

Ligandlar, reseptöre kalıcı olarak bağlanmaz. Ligand reseptörden ayrıldığında, G—protein birimlerinin yeniden bağlanması ve yeniden bağlanması için uygun hale gelir. Ancak bundan önce, yakındaki enzimlerin &alpha alt birimine bağlı GTP’yi tekrar GDP’ye hidrolize etmesi gerekir. Bu elde edildiğinde, β—γ kompleksi, GDP— α kompleksi ve tüm G proteini, reseptör alanına yeniden bağlanır.

Yaygın G proteinine bağlı reseptörler şunlardır: iskelet kaslarında bulunan muskarinik asetilkolin reseptörleri, kalpte Beta—1 adrenerjik reseptörleri ve düz kas hücrelerindeki vazopressin reseptörleri. Koku alma reseptörleri ve bazı tat reseptörleri gibi duyu sistemlerinde, bağlayıcı ligandlar çevresel moleküllerdir. Örneğin, sükroz molekülleri, G—proteinine bağlı reseptörleri bağlayarak tatlı tat algısına neden olur.

G proteinine bağlı reseptörlerdeki değişiklikler, depresyon gibi duygudurum bozukluklarında önemli bir rol oynayabilir. Serotonin, G—proteinine bağlı bir reseptör olan 5HT1A reseptörü için bir liganddır. Depresyonda ligand ve reseptör arasındaki etkileşimlerin değiştiği öne sürülmüştür; ya ligand yeterince uzun süre bağlanmaz ya da reseptör tam olarak yanıt vermez. Bu, depresyon olarak kendini gösteren zayıf serotonerjik sinyale neden olur.