קולטנים
קולטנים – פעילות הרצפטורים (קולטנים) בגופנו
קולטנים – מי היה מאמין כי צעד קטן לרצפטור קטן, יוביל לצעד גדול של הפעלת נתיב אותות עצום ומורכב שהרצפטור מוביל אל תוך התא מבחוץ! הכל מתחיל בקישור של מולקולת ליגנד לרצפטור הספציפי שמתאים לה.
הרצפטור הינו חלבון המצוי בציטופלסמה (חומר שקוף וצמיגי, מכונה גם נוזל התא כי הוא מהווה את המאסה העיקרית של התא החי), בגרעין התא או על-גבי קרום התא. הרצפטור ניקשר לליגנד, שזו מולקולה קטנה הנושאת אות כימי שאותו יקלוט התא. הקולטן מקבל את האות הכימי מהליגנד, ובכך מאפשר למסרים שמחוץ לתא להיכנס לתוכו ובכך מאפשר לתא לפעול בהתאם לאות זה.
קיימים מגוון של רצפטורים וליגנדים, אבל לכולם מכנה משותף, הם מגיעים בזוגות מתאימים, כאשר רצפטור מסוים הוא מאוד ספציפי וקושר רק ליגנד אחד או מספר קטן ומצומצם של ליגנדים מתוך המונים, וכך גם כל ליגנד נקשר רק לרצפטור מסוים או לרצפטורים ספורים מיני רבים מאוד. עם הקישור לליגנד יתרחש שינוי במבנה המרחבי של הרצפטור ו/או בפעילות שלו ובכך האחרון יעביר את האותות הלאה בתוך התא ובכך יוכל ליצור מגוון של תגובות בתוך התא.
אנו נבחן מספר קולטנים ומספר ליגנדים ונבין איך הם פועלים ביניהם להעברת מידע מחוץ לתא לתוכו על-מנת ליצור שינויים תוך-תאיים.
הקולטנים קיימים במגוון רב של סוגים אבל ניתן לחלקם לשתי קבוצות עיקריות:
קולטנים – הקבוצה הראשונה הם רצפטורים תוך-תאיים (Intracellular), אשר מיקומם הוא בתוך התא, בציטופלסמה של התא או בגרעין התא, והקבוצה השניה הם רצפטורים הממוקמים על פני שטח התא (Cell surface receptors), שמצויים בממברנה של הציטופלסמה, היינו על קרום התא.
רצפטורים תוך-תאיים (Intracellular): כפי שציינו הם ממוקמים בתוך התא, בגרעינו או בציטופלסמה שלו (נוזל התא). רובם ככולם של הליגנדים של רצפטורים תוך-תאיים הינם ליגנדים קטנים והידרופוביים ("שונאי-מים"), שכן בדרך-כלל עליהם לעשות דרכם אל עבר הרצפטורים שלהם הממוקמים בתוך התא עצמו, דרך ממברנת הפלזמה שהיא "הידרופובית", שתפקידה לווסת ואף למנוע כניסה ויציאה של חומרים שונים אל התא וממנו, והיא מאפשרת רק למולקולות קטנות מאוד ו"הידרופוביות" לעבור דרכה.
ניקח לדוגמא את ההורמונים אסטרוגן וטסטוסטרון, לשניהם יש רצפטורים תוך תאיים. כאשר הליגנד שבמקרה זה הוא ההורמון נכנס לתא, אזי הוא ניקשר לרצפטור הספציפי שלו, הרצפטור משנה את המבנה המרחבי שלו, כאשר שינוי המבנה המרחבי מאפשר כעת לקומפלקס החדש שנוצר של רצפטור-הורמון להיכנס אל תוך גרעין התא (אלא אם כן הרצפטור התוך תאי כבר היה ממוקם מלכתחילה בגרעין) ואזי מתחיל וויסות של גנים בגרעין.
קולטנים – איך זה מתבצע? הקישור של הרצפטור להורמון המתאים חושף אזורים על גבי הרצפטור שיש להם יכולת של קישור DNA (מולקולת ענק המורכבת מרצפי בסיסים שונים, הבנויה בצורת סליל כפול, המכילה את החומר התורשתי, כאשר כל מקטע משמעותי ברצף של הבסיסים, המשמש לקידוד ליצירת חלבון או הוראות בקרה, נחשב ל'גן' ממערכת הגנים המוכרים לנו בגוף האדם). כלומר על גבי הרצפטור ישנם חלקים שיכולים להיקשר לרצפים ספציפיים של DNA והקישור של הרצפטור לליגנד הופך אותם לחשופים לפעולה. הרצפים הספציפיים של ה-DNA שהאזורים ברצפטור יודעים להיקשר אליהם, הם רצפים הממוקמים בסמוך לגנים ספציפיים של ה-DNA התאי, וכאשר הרצפטור נקשר בסמוך לגנים אלה הוא משנה את רמת השעתוק שלהם, כלומר את רמת הקידוד שלהם ל-RNA (זוהי מולקולה לא יציבה יחסית עם זמן מחצית חיים קצר, שהיא מעיקרה רצף בסיסים משלים לגדיל של DNA שנוצר בתהליך השעתוק, כאשר בניגוד ל-DNA הוא חד גדילי ולא סליל כפול). ה-RNA שנוצר בגרעין הוא החוליה המקשרת בין ה-DNA בגרעין לבין הריבוזומים שמחוץ לגרעין, ושבהם בעצם נוצרים חלבונים שהם אבני הבניין של הגוף, שכן לאחר היווצרותו הוא עוזב את הגרעין ונודד לעבר הריבוזומים שם הוא מתורגם לחלבון. כלומר כל התהליך של קישור הרצפטור לליגנד בסופו של דבר משפיע על ייצור החלבונים בריבוזומים, כלומר משפיע על ייצור אבני הבניין של הגוף החי!
קולטנים – רצפטורים הממוקמים על פני שטח התא (Cell surface receptors): אלה הם חלבונים המעוגנים לממברנת התא, הם חלבונים טראנסממברנליים החוצים את ממברנת התא לכל עוביה. אלה הם רצפטורים אשר נקשרים לליגנד בצידם החיצוני הפונה מחוץ לתא. בצורת הקישור הזו הליגנד אינו צריך לחצות את ממברנת הפלזמה של התא. לכן, במקרה הזה קיימים גם ליגנדים גדולים יותר וכמו-כן גם ליגנדים "הידרופיליים" ("אוהבי-מים"), שכן אין הם צריכים לחצות את הממברנה ה"הידרופובית" ("שונאת-מים") על-מנת להיקשר לרצפטורים המתאימים להם. בדרך-כלל הרצפטורים הממוקמים על פני שטח התא מכילים שלושה חלקים עיקריים: משטח קישור לליגנד שהוא חוץ-תאי, חלק "הידרופובי" שחוצה את הממברנה לתוך התא וחלק פנימי שהוא כבר ממש בתוך התא עצמו ודרכו עובר האות לתוך התא.הגודל והמבנה של שלושת החלקים הללו עשוי להשתנות מאוד בין הרצפטורים כתלות בסוג הרצפטור.
קולטנים – כפי שציינו קיימים המון סוגים של רצפטורים הממוקמים על פני שטח התא, ניקח לדוגמא את התעלות היוניות התלויות בקישור ליגנד (Ligand-gated ion channels), שהן בעצם רצפטורים כאלה המעורבים רבות בתהליכים רבים וחשובים בפיזיולוגיה של התא. המדובר בתעלות יוניות, שמוליכות יונים מצד אחד של הממברנה לצד השני שלה הנפתחות כתגובה לקישור לליגנד. בכדי ליצור תעלות המובילות יונים סוג הרצפטורים הזה מכיל חלקים "הידרופוביים" בצידה החיצוני של התעלה שהם בעצם חוצים את הממברנה ונוגעים בה ישירות וחלקים "הידרופיליים" בתוכה. כך היונים ה"הידרופיליים" חוצים את הממברנה אל תוך התא דרך נתיב הידרופילי מבלי לנגוע בממברנה ה"הידרופובית" עצמה.כאשר ליגנד נקשר אל החלק החיצוני של הרצפטור (שבמקרה זה הרצפטור הוא תעלה יונית) הממוקם מחוץ לממברנת התא, המבנה החלבוני של הרצפטור משתנה כך שיונים כדוגמת יוני כלור ויוני סידן יכולים לעבור דרכה אל תוך התא. במקרים אחדים גם ההפך הוא הנכון, התעלה בדרך-כלל פתוחה ומאפשרת מעבר רציף של יונים מתאימים ורק בקישור של ליגנד היא נסגרת.השינוי בריכוז היונים בתוך התא משפיע על הפעילות הזו מחוץ לתא.
