Строение и функции клетки

Ионотропные и метаботропные рецепторы[править]

Ионотропные рецепторы представляют собой мембранные каналы, открываемые или закрываемые при связывании с лигандом. Возникающие при этом ионные токи вызывают изменения трансмембранной разности потенциалов и, вследствие этого, возбудимости клетки, а также меняют внутриклеточные концентрации ионов, что может вторично приводить к активации систем внутриклеточных посредников. Одним из наиболее полно изученных ионотропных рецепторов является н-холинорецептор.
Метаботропные рецепторы связаны с системами внутриклеточных посредников. Изменения их конформации при связывании с лигандом приводит к запуску каскада биохимических реакций, и, в конечном счете, изменению функционального состояния клетки

Цитоплазма

Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем. Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-то вроде жидкой плазмы или золя, в котором «плавают» ядро и другие органоиды. На самом деле это не так. Внутреннее пространство эукариотической клетки строго упорядочено.

Передвижение органоидов координируется при помощи специализированных транспортных систем, так называемых микротрубочек, служащих внутриклеточными «дорогами», и специальных белков динеинов и кинезинов, играющих роль «двигателей». Отдельные белковые молекулы также не диффундируют свободно по всему внутриклеточному пространству, а направляются в необходимые компартменты при помощи специальных сигналов на их поверхности, узнаваемых транспортными системами клетки.

Локализация и функции

В зависимости от типа лиганда, с которым связывается корецептор, его расположение и функция могут варьироваться. Различные лиганды включают интерлейкин , нейротрофические факторы , фибробласты факторы роста , трансформирующие факторы роста , сосудистые эндотелиальные факторы роста и эпидермальные факторы роста . Корецепторы, заметные в эмбриональной ткани, играют важную роль в формировании градиента морфогенов или дифференцировке тканей. Корецепторы, локализованные в эндотелиальных клетках, увеличивают пролиферацию и миграцию клеток . При таком разнообразии местоположения корецепторы могут участвовать во многих различных клеточных действиях. Корецепторы были идентифицированы как участники каскадов клеточной сигнализации, эмбрионального развития, регуляции клеточной адгезии, образования градиента, пролиферации и миграции тканей.

Функции клеточной стенки

Клеточная стенка бактерии выполняет ряд важных функций:

  • механическая защита от воздействия негативных факторов окружающей среды;
  • обеспечивает форму клетки;
  • обеспечивает возможность существования клетки в гипотонических растворах;
  • обеспечивает осуществление транспорта веществ и ионов, что характерно для грамотрицательных бактерий с наружной мембраной, являющейся дополнительным барьером для их поступления. При этом основной барьер – цитоплазматическая мембрана;
  • препятствует проникновению в бактериальную клетку токсических веществ, что также характерно для грамотрицательных бактерий с наружной мембраной;
  • клеточная стенка является местом расположения рецепторов, на которых адсорбируются бактериоцины и бактериофаги;
  • в клеточной стенке содержаться антигены (липополисахариды у грамотрицательных бактерий и тейховые кислоты у грамположительных бактерий);
  • на клеточной стенке расположены рецепторы, которые отвечают за взаимодействие клеток донора и реципиента при конъюгации бактерий.

Одновременно отмечается, что клеточная стенка у бактерий не является жизненно важной структурой, поскольку может быть удалена в определенных условиях. В этом случае бактериальные клетки существуют в виде сферопластов и протопластов

Состав

Трансмембранный рецептор: E = внеклеточное пространство; I = внутриклеточное пространство; P = плазматическая мембрана

Структуры рецепторов очень разнообразны и включают, среди прочего, следующие основные категории:

  • Тип 1: ионные каналы, управляемые лигандами (ионотропные рецепторы). Эти рецепторы обычно являются мишенями для быстрых нейромедиаторов, таких как ацетилхолин (никотиновый) и ГАМК ; активация этих рецепторов приводит к изменениям в движении ионов через мембрану. Они имеют гетеромерную структуру, в которой каждая субъединица состоит из внеклеточного лиганд-связывающего домена и трансмембранного домена, который включает четыре трансмембранных альфа-спирали . Полости, связывающие лиганд, расположены на границе раздела между субъединицами.
  • Тип 2: рецепторы, связанные с G-белком (метаботропные рецепторы) — это самое большое семейство рецепторов, включающее рецепторы для нескольких гормонов и медленных передатчиков, например дофамина, метаботропного глутамата. Они состоят из семи трансмембранных альфа-спиралей. Петли, соединяющие альфа-спирали, образуют внеклеточные и внутриклеточные домены. Сайт связывания для более крупных пептидных лигандов обычно расположен во внеклеточном домене, тогда как сайт связывания для более мелких непептидных лигандов часто находится между семью альфа-спиралями и одной внеклеточной петлей. Вышеупомянутые рецепторы связаны с различными внутриклеточными эффекторными системами через G-белки . G-белки представляют собой гетеротримеры, состоящие из 3 субъединиц: α (альфа), β (бета) и γ (гамма). В неактивном состоянии три субъединицы связываются вместе, а α-субъединица связывает GDP. Активация G-белка вызывает конформационное изменение, которое приводит к обмену GDP на GTP. Связывание GTP с α-субъединицей вызывает диссоциацию β- и γ-субъединиц. Кроме того, три субъединицы α, β и γ имеют дополнительные четыре основных класса на основе их первичной последовательности. К ним относятся G s , G i , G q и G 12 .
  • Тип 3: Связанные с киназой и родственные рецепторы (см. « Рецепторная тирозинкиназа » и « Ферментно-связанный рецептор »). Они состоят из внеклеточного домена, содержащего сайт связывания лиганда, и внутриклеточного домена, часто с ферментативной функцией, связанных посредством единственная трансмембранная альфа-спираль. Рецептора инсулина является примером.
  • Тип 4: Ядерные рецепторы. Хотя они называются ядерными рецепторами, они фактически расположены в цитоплазме и мигрируют в ядро после связывания со своими лигандами. Они состоят из C-концевой области связывания лиганда, основного ДНК-связывающего домена (DBD) и N-концевого домена, который содержит область AF1 (функция активации 1). Центральная область имеет два цинковых пальца, которые отвечают за распознавание последовательностей ДНК, специфичных для этого рецептора. N-конец взаимодействует с другими клеточными факторами транскрипции лиганд-независимым образом; и, в зависимости от этих взаимодействий, он может изменять связывание / активность рецептора. Рецепторы стероидов и гормонов щитовидной железы являются примерами таких рецепторов.

Мембранные рецепторы можно выделить из клеточных мембран с помощью сложных процедур экстракции с использованием растворителей , детергентов и / или аффинной очистки .

Структуры и действия рецепторов можно изучать с помощью биофизических методов, таких как , ЯМР , круговой дихроизм и интерферометрия с двойной поляризацией . Компьютерное моделирование динамического поведения рецепторов использовалось для понимания механизмов их действия.

Клеточная теория

Клеточная теория

Клетки – это структурные единицы организмов. Впервые этот термин употребил Роберт Гук в 1665 году. К XIX веку усилиями многих учёных (особенно Маттиаса Шлейдена и Теодора Шванна) сложилась клеточная теория. Её основными положениями были следующие утверждения:

– клетка – основная единица строения и развития всех живых организмов;

– клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности;

– каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;

в многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани. Из тканей состоят органы, которые тесно связаны между собой и подчинены системам регуляции.

Практически все ткани многоклеточных организмов состоят из клеток. С другой стороны, слизевики состоят из неразделённой перегородками клеточной массы со множеством ядер. Сходным образом устроена и сердечная мышца животных. Ряд структур организма (раковины, жемчужины, минеральная основа костей) образованы не клетками, а продуктами их секреции.

Мелкие организмы могут состоять всего лишь из сотен клеток. Организм человека включает в себя 1014 клеток.

Типичные размеры растительных и животных клеток составляют от 5 до 20 мкм. При этом между размерами организмов и размерами их клеток прямой зависимости обычно нет.

70–80 % массы клетки – это вода.

Для того, чтобы поддерживать в себе необходимую концентрацию веществ, клетка должна быть физически отделена от своего окружения. Вместе с тем, жизнедеятельность организма предполагает интенсивный обмен веществ между клетками. Роль барьера между клетками играет плазматическая мембрана.

Внутреннее строение клетки долгое время было загадкой для ученых; считалось, что мембрана ограничивает протоплазму – некую жидкость, в которой и происходят все биохимические процессы.

Строение клетки является одним из важных принципов классификации организмов. В последующих параграфах мы сначала рассмотрим структуры, общие для растительных и животных клеток, затем характерные особенности клеток растений и доядерных организмов. Закончится этот раздел рассмотрением принципов деления клетки.

Изучением клеток занимается цитология.

1
Структура клетки животного
2
Структура клетки растения

Аппарат Гольджи

Аппарат Гольджи представляет собой стопку плоских мембранных цистерн, несколько расширенных ближе к краям. В цистернах аппарата Гольджи созревают некоторые белки, синтезированные на мембранах гранулярного ЭПР и предназначенные для секреции или образования лизосом. То есть это органоид, который упаковывает синтезированные в клетке вещества и побочные продукты для дальнейшей секреции или расщепления.

Рисунок 5. Аппарат Гольджи

Функции аппарата Гольджи

  1. Модифицирует продукты клетки.
  2. Производит определенные макромолекулы.
  3. Сортирует и упаковывает материалы в транспортные пузырьки.

Пузырьки

Небольшие мембранно-замкнутые мешковидные пузырьки образуются в большом количестве во множестве типов, как сами по себе, так и в почках. Есть много типов, но два основных: лизосомы и пероксисомы.

Лизосомы

Лизосомы, которые исходят из органов Гольджи, принимают участие во внутриклеточном пищеварении. Они содержат мощные ферменты, которые могут расщеплять углеводы , белки, нуклеиновые кислоты и липиды. Везикулы внутри лейкоцитов или амеб доставляют лизосомы к поглощенным бактериям, клеточным частям и другому мусору. Ферменты работают лучше всего в кислой среде внутри лизосомы.

Лизосомы разрушают изношенные части клеток или молекулы, чтобы их можно было использовать для создания новых клеточных структур. Некоторые типы клеток могут поглощать другие клетки путем фагоцитоза; это формирует пищевую вакуоль. Лизосома сливается с пищей вакуолизирует и переваривает молекулы. Лизосомы также используют ферменты для рециркуляции собственных органелл и макромолекул клетки, процесс, называемый аутофагией.

Пероксисомы

У растений и животных пузырьки, называемые пероксисомами, образуют и делятся сами по себе, поэтому они не являются частью эндомембранной системы.

Пероксисомы содержат ферменты, которые переваривают жирные кислоты и аминокислоты. Они также расщепляют перекись водорода, токсичный побочный продукт метаболизма жирных кислот.

Ферменты пероксисом превращают перекись водорода в воду и кислород или используют ее в реакциях, которые расщепляют алкоголь и другие токсины.

Дизайн лекарств на основе структуры

Блок-схемы двух стратегий разработки лекарств на основе структуры

Благодаря таким методам, как рентгеновская кристаллография и ЯМР-спектроскопия , информация о трехмерных структурах молекул-мишеней резко увеличилась, а значит, и структурная информация о лигандах. Это стимулирует быстрое развитие дизайна лекарств на основе структуры . Некоторые из этих новых препаратов нацелены на мембранные рецепторы. Современные подходы к разработке лекарств на основе структуры можно разделить на две категории. Первая категория касается определения лигандов для данного рецептора. Обычно это достигается с помощью запросов к базе данных, биофизического моделирования и создания химических библиотек. В каждом случае проводится скрининг большого количества потенциальных молекул лиганда, чтобы найти те, которые подходят для связывающего кармана рецептора. Этот подход обычно называют дизайном лекарств на основе лигандов. Ключевым преимуществом поиска в базе данных является то, что он экономит время и силы для получения новых эффективных соединений. Другой подход к разработке лекарств на основе структуры заключается в комбинаторном картировании лигандов, который называется дизайном лекарств на основе рецепторов. В этом случае молекулы лиганда конструируются в пределах ограничений связывающего кармана путем пошаговой сборки небольших кусочков. Эти части могут быть атомами или молекулами. Ключевым преимуществом такого метода является возможность обнаружения новых структур.

Другие примеры

  • Адренергический рецептор ,
  • Обонятельные рецепторы ,
  • Рецепторные тирозинкиназы
  • Рецептор эпидермального фактора роста
  • Рецептор инсулина
  • Рецепторы фактора роста фибробластов ,
  • Рецепторы нейротрофина с высоким сродством
  • Рецепторы эфрина
  • Интегрины
  • Рецептор фактора роста нервов с низким сродством
  • Рецептор NMDA
  • Несколько иммунных рецепторов
    • Толл-подобный рецептор
    • Рецептор Т-клеток
    • CD28
    • Белок SCIMP

Строение клеток

Все клеточные формы жизни на Земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток:

  • прокариоты (доядерные) — более простые по строению и возникли в процессе эволюции раньше;
  • эукариоты (ядерные) — более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, в основном, являются эукариотическими.

Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.

Содержимое клетки отделено от окружающей среды плазматической мембраной, или плазмалеммой. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.

Прокариоты (от лат. Pro — перед, до и греч. Κάρῠον — ядро, орех) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток — митохондрии и пластиды. Основное содержимое клетки, заполняющее весь её объём, — вязкая зернистая цитоплазма.

Эукариоты (эвкариоты) (от греч. Ευ — хорошо, полностью и κάρῠον — ядро, орех) — организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключён в нескольких линейных двухцепочных молекулах ДНК (в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен), прикреплённых изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства комплекс с белками-гистонами, называемый хроматином. В клетках эукариот имеется система внутренних мембран, образующих, помимо ядра, ряд других органоидов (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и др.). Кроме того, у подавляющего большинства имеются постоянные внутриклеточные симбионты-прокариоты — митохондрии, а у водорослей и растений — также и пластиды.

Строение прокариотической клетки

Рисунок 1. Прокариотическая клетка бактерий

Клетки двух основных групп прокариот — бактерий и архей — похожи по структуре: характерными их признаками являются отсутствие ядра и мембранных органелл.

Авторы

У теории было несколько основоположников, работающих в области цитологии и изучающие различные клетки под микроскопом. Шванн объединил открытия коллег и накопившиеся научные знания и сформулировал тезисы, характеризующие клетку.

Рис. 1. Теодор Шванн.

Изучение клетки началось ещё с середины XVII века. Впервые клетку наблюдал натуралист Роберт Гук. Позднее различные клетки изучал и зарисовывал Антони ван Левенгук. Именно он впервые изобразил эритроциты, сперматозоиды, бактерии, некоторые простейшие.

Детальное изучение клетки и её состава началось с XIX века благодаря развитию оптики и созданию более совершенных микроскопов:

  • В 1830 году возникла школа чешского биолога Яна Пуркинье. Он вместе со своими учениками разработал методы микроскопического изучения (окраска, просвет срезов) и описал клетки разных тканей животных.
  • В 1831 году английский ботаник Роберт Броун рассмотрел и описал ядро клетки орхидеи.
  • В 1839 году Шванн положил начало клеточной теории. Соавторами Шванна считаются ботаник Маттиас Шлейден и врач Рудольф Вирхов. Несмотря на то, что Шлейден ошибался насчёт размножения клетки (считал, что новые клетки появляются внутри клетки) и не признавал схожесть клеток животных и растений, он установил, что все растения имеют клеточное строение. Работа Шлейдена значительно повлияла на работу Шванна.
  • В 1848 году простейшие признаны свободноживущими одноклеточными организмами.
  • В 1858 году Вирхов выявил, что причина патологий кроется в клетках. Также он провозгласил принцип «клетка от клетки», что стало одним из положений клеточной теории.

Теория до сих пор имеет огромное значение для развития смежных биологических наук. Положения теории повлияли на знания в области генетики, медицины, цитологии и биологии в целом.

Сигнальные пути В-клеточного рецептора

Схематическое изображение сигнальных путей В-клеточного рецептора. Агрегация BCR быстро активирует киназы семейства Src , включая Blk , LYN и FYN, а также тирозинкиназы SYK и BTK . Таким образом, процесс катализирует образование «сигнаносомы», состоящей из вышеупомянутых тирозинкиназ, BCR и адаптерных белков , например BLNK и CD19 , а также сигнальных молекул, таких как P13K , PLCy2 и VAV .

Есть несколько сигнальных путей, по которым может пройти В-клеточный рецептор. Физиология В-клеток тесно связана с функцией их рецептора В-клеток. Путь передачи сигналов BCR инициируется, когда субъединицы mIg BCR связываются со специфическим антигеном. Первоначальный запуск рецептора В-клеток подобен для всех рецепторов семейства некаталитических тирозин-фосфорилированных рецепторов . Событие связывания позволяет фосфорилировать иммунорецепторные мотивы активации на основе тирозина (ITAM) в связанных субъединицах гетеродимера Igα / Igβ тирозинкиназами семейства Src , включая Blk , Lyn и Fyn . Было предложено множество моделей того, как связывание BCR-антигена индуцирует фосфорилирование, включая конформационное изменение рецептора и агрегацию множества рецепторов при связывании антигена. Тирозинкиназа Syk связывается и активируется фосфорилированными ITAM и, в свою очередь, фосфорилирует каркасный белок BLNK на нескольких сайтах. После фосфорилирования нижележащие сигнальные молекулы рекрутируются в BLNK, что приводит к их активации и передаче сигнала внутрь.

  1. Путь фактора транскрипции IKK / NF-κB: CD79 и другие белки, микросигналосомы, активируют PLC-γ после распознавания антигена BCR и до того, как он войдет в ассоциацию с c-SMAC . Затем он расщепляет PIP2 на IP3 и DAG ( диацилглицерин ). IP3 действует как вторичный посредник, резко увеличивая ионный кальций внутри цитозоля (за счет высвобождения из эндоплазматического ретикулума или притока из внеклеточной среды через ионные каналы ). Это приводит к возможной активации PKCβ из кальция и DAG. PKCβ фосфорилирует (прямо или косвенно) белок CARMA1 сигнального комплекса NF-κB (сам комплекс включает CARMA1, BCL10 и MALT1 ). Это приводит к привлечению и вызову IKK ( IkB киназа ), TAK1 , несколькими ферментами убиквитилирования, также связанными с комплексом CARMA1 / BCL10 / MALT1. MALT1 сам по себе является каспазоподобным белком, который расщепляет A20, белок, ингибирующий передачу сигналов NF-κB (который действует путем деубиквитилирования субстратов убиквитилирования NF-κB, оказывая ингибирующее действие). TAK1 фосфорилирует тример IKK после того, как он также рекрутируется в сигнальный комплекс с помощью связанных с ним ферментов убиквитилирования. Затем IKK фосфорилирует IkB (ингибитор NF-κB и связанный с ним), что вызывает его разрушение, маркируя его для протеолитической деградации, освобождая цитозольный NF-κB. Затем NF-κB мигрирует в ядро, чтобы связываться с ДНК в определенных ответных элементах, вызывая рекрутирование молекул транскрипции и начало процесса транскрипции.
  2. Связывание лиганда с BCR также приводит к фосфорилированию белка BCAP. Это приводит к связыванию и активации нескольких белков с фосфотирозин-связывающими доменами SH2. Один из этих белков — PI3K. Активация PI3K приводит к фосфорилированию PIP2 с образованием PIP3. Белки с доменами PH (гомология плэкстрина) могут связываться с вновь созданным PIP3 и становиться активными. К ним относятся белки семейства FoxO, которые стимулируют развитие клеточного цикла, и протеинкиназу D, усиливающую метаболизм глюкозы. Другой важный белок с доменом PH — это Bam32. Это привлекает и активирует небольшие GTPases, такие как Rac1 и Cdc42. Они, в свою очередь, ответственны за изменения цитоскелета, связанные с активацией BCR, путем модификации полимеризации актина.

Фармакология рецепторов

Как правило, рецепторы способны связываться не только с основными эндогенными лигандами, но и с другими структурно сходными молекулами. Этот факт позволяет использовать экзогенные вещества, связывающиеся с рецепторами и меняющие их состояние, в качестве лекарств или ядов.

Так, например, рецепторы к эндорфинам — нейропептидам, играющим важную роль в модуляции боли и эмоционального состояния, связываются так же с наркотиками группы морфина.
Рецептор может иметь, кроме основного участка, или «сайта» связывания со специфичным для этого рецептора гормоном или медиатором, также дополнительные аллостерические регуляторные участки, с которыми связываются другие химические вещества, модулирующие (изменяющие) реакцию рецептора на основной гормональный сигнал — усиливающие или ослабляющие её, или заменяющие собой основной сигнал. Классическим примером такого рецептора с несколькими участками связывания для разных веществ является рецептор гамма-аминомасляной кислоты подтипа А (ГАМК). Он имеет кроме сайта связывания для самой ГАМК, также сайт связывания с бензодиазепинами («бензодиазепиновый сайт»), сайт связывания с барбитуратами («барбитуратный сайт»), сайт связывания с нейростероидами типа аллопрегненолона («стероидный сайт»).

Многие типы рецепторов могут распознавать одним и тем же участком связывания несколько разных химических веществ, и в зависимости от конкретного присоединившегося вещества находиться более чем в двух пространственных конфигурациях — не только «включено» (гормон на рецепторе) или «выключено» (на рецепторе нет гормона), а еще и в нескольких промежуточных.

Вещество, со 100 % вероятностью вызывающее при связывании с рецептором переход рецептора в конфигурацию «100 % включено», называется полным агонистом рецептора. Вещество, со 100 % вероятностью вызывающее при связывании с рецептором переход его в конфигурацию «100 % выключено», называется обратным агонистом рецептора. Вещество, вызывающее переход рецептора в одну из промежуточных конфигураций либо вызывающее изменение состояния рецептора не со 100 % вероятностью (то есть часть рецепторов при связывании с этим веществом включится или выключится, а часть — нет), называется частичным агонистом рецептора. По отношению к таким веществам используется также термин агонист-антагонист. Вещество, не меняющее состояния рецептора при связывании и лишь пассивно препятствующее связыванию с рецептором гормона или медиатора, называется конкурентным антагонистом, или блокатором рецептора (антагонизм основан не на выключении рецептора, а на блокаде связывания с рецептором его естественного лиганда).

Как правило, если какое-то экзогенное вещество имеет рецепторы внутри организма, то в организме есть и эндогенные лиганды для данного рецептора. Так, например, эндогенными лигандами бензодиазепинового сайта ГАМК-рецептора, с которым связывается синтетический транквилизатор диазепам, также являются особые белки — эндозепины. Эндогенным лигандом каннабиноидных рецепторов, с которыми связываются алкалоиды конопли, является вещество анандамид, производимое организмом из арахидоновой жирной кислоты.

Некоторые классические примеры

Семейство компакт-дисков

Семейство корецепторов CD представляет собой хорошо изученную группу внеклеточных рецепторов, обнаруженных в иммунологических клетках. Семейство рецепторов CD обычно действует как корецепторы, что проиллюстрировано классическим примером CD4, действующего как корецептор Т-клеточного рецептора (TCR) для связывания главного комплекса гистосовместимости II (MHC-II). Это связывание особенно хорошо изучено в Т-клетках, где оно служит для активации Т-клеток, находящихся в их фазе покоя (или покоя), и заставляет активные циклические Т-клетки подвергаться запрограммированной гибели . Boehme et al. продемонстрировали этот интересный двойной результат, блокируя связывание CD4 с MHC-II, что предотвращало запрограммированную реакцию гибели клеток, которую обычно проявляют активные Т-клетки. Рецептор CD4 состоит из четырех конкатамеризованных Ig-подобных доменов и прикреплен к клеточной мембране одним трансмембранным доменом . Рецепторы семейства CD обычно представляют собой мономеры или димеры , хотя все они в основном являются внеклеточными белками. Рецептор CD4, в частности, взаимодействует с мышиным MHC-II по модели «шарик на палочке», где шарик Phe-43 входит в консервативные гидрофобные остатки α2- и β2-доменов. Во время связывания с MHC-II CD4 сохраняет независимую структуру и не образует никаких связей с рецептором TCR.

Члены семейства корецепторов CD выполняют широкий диапазон функций. Рецептор CD4 не только участвует в образовании комплекса с MHC-II с TCR для контроля судьбы Т-клеток, но и является основным рецептором, с которым связывается гликопротеин GP120 оболочки ВИЧ . Для сравнения, CD28 действует как «коорецептор» (костимулирующий рецептор) для связывания MHC-II с TCR и CD4. CD28 увеличивает секрецию ИЛ-2 Т-клетками, если он участвует в начальной активации; однако блокада CD28 не влияет на запрограммированную гибель клеток после активации Т-клетки.

Семейство рецепторов CCR

Семейство рецепторов CCR представляет собой группу рецепторов, связанных с g-белком (GPCR), которые обычно действуют как хемокиновые рецепторы . В первую очередь они обнаруживаются на иммунологических клетках, особенно на Т-клетках . Рецепторы CCR также экспрессируются на нейрональных клетках, таких как дендриты и микроглия. Возможно, наиболее известным и хорошо изученным из семейства CCR является CCR5 (и его близкий гомолог CXCR4 ), который действует как первичный корецептор вирусной инфекции ВИЧ. Гликопротеин оболочки ВИЧ GP120 связывается с CD4 в качестве своего первичного рецептора, CCR5 затем образует комплекс с CD4 и ВИЧ, позволяя вирусу проникать в клетку. CCR5 — не единственный член семейства CCR, допускающий заражение ВИЧ. В связи с общностью структур , найденных по всей семье, CCR2B , CCR3 и ccr8 могут быть использованы некоторые штаммы ВИЧ , как корецепторы для облегчения инфекции. CXCR4 очень похож на CCR5 по структуре. Хотя только некоторые штаммы ВИЧ могут использовать CCR2b, CCR3 и CCR8, все штаммы ВИЧ могут инфицироваться через CCR5 и CXCR4.

CCR5, как известно, имеет сродство к воспалительному белку макрофагов (MIP) и, как полагают, играет роль в воспалительных иммунологических реакциях. Основная роль этого рецептора менее понятна, чем его роль в ВИЧ-инфекции, поскольку воспалительные реакции остаются малоизученным аспектом иммунной системы. Сродство CCR5 к MIP делает его очень интересным для практических приложений, таких как тканевая инженерия , где предпринимаются попытки контролировать воспалительные и иммунологические реакции хозяина на уровне клеточной передачи сигналов. Сродство к MIP было использовано in vitro для предотвращения ВИЧ-инфекции через конкуренцию лигандов; однако эти ингибиторы проникновения оказались неэффективными in vivo из-за высокоадаптивной природы ВИЧ и опасений по поводу токсичности.