Receptor de hormônio - Hormone receptor

Um receptor de hormônio é uma molécula receptora que se liga a um hormônio específico . Os receptores hormonais são uma ampla família de proteínas composta de receptores para hormônios da tireóide e esteróides, retinóides e vitamina D, e uma variedade de outros receptores para vários ligantes, como ácidos graxos e prostaglandinas. Existem duas classes principais de receptores hormonais. Os receptores para hormônios peptídicos tendem a ser receptores de superfície celular construídos na membrana plasmática das células e são, portanto, chamados de receptores transmembranares . Um exemplo disso é a insulina . Os receptores para hormônios esteróides são geralmente encontrados no citoplasma e são chamados de receptores intracelulares ou nucleares , como a testosterona. Após a ligação do hormônio, o receptor pode iniciar múltiplas vias de sinalização, o que acaba levando a mudanças no comportamento das células-alvo.

A terapia hormonal e os receptores hormonais desempenham um papel muito importante no tratamento do câncer de mama (a terapia não se limita apenas ao câncer de mama). Ao influenciar os hormônios, o crescimento das células pode ser alterado junto com sua função. Esses hormônios podem fazer com que o câncer não sobreviva no corpo humano.

Ligação geral ao ligante

A molécula de sinal se liga ao seu receptor de hormônio, induzindo uma mudança conformacional no receptor para iniciar uma cascata de sinalização que induz uma resposta celular.

As proteínas receptoras de hormônios ligam-se a um hormônio como resultado de um acúmulo de interações fracas. Devido ao tamanho relativamente grande das enzimas e dos receptores, a grande quantidade de área de superfície fornece a base para que essas interações fracas ocorram. Esta ligação é realmente altamente específica por causa da complementaridade dessas interações entre resíduos polares, não polares, carregados, neutros, hidrofílicos ou hidrofóbicos. Após a ligação, o receptor freqüentemente sofre uma mudança conformacional e pode se ligar ainda mais, sinalizando ligantes para ativar uma via de sinalização. Por causa dessas interações altamente específicas e de alta afinidade entre os hormônios e seus receptores, concentrações muito baixas de hormônio podem produzir uma resposta celular significativa. Os receptores podem ter várias estruturas diferentes, dependendo da função do hormônio e da estrutura de seu ligante. Portanto, a ligação do hormônio ao seu receptor é um processo complexo que pode ser mediado por ligação cooperativa, interações reversíveis e irreversíveis e vários locais de ligação.

Funções

Transmissão de sinal

A presença de hormônio ou de vários hormônios permite uma resposta no receptor, que inicia uma cascata de sinalização. O receptor do hormônio interage com diferentes moléculas para induzir uma variedade de mudanças, como aumento ou diminuição das fontes de nutrientes, crescimento e outras funções metabólicas. Essas vias de sinalização são mecanismos complexos mediados por loops de feedback, onde diferentes sinais ativam e inibem outros sinais. Se uma via de sinalização termina com o aumento na produção de um nutriente, esse nutriente é então um sinal de volta para o receptor que atua como um inibidor competitivo para impedir a produção posterior. As vias de sinalização regulam as células por meio da ativação ou inativação da expressão gênica, transporte de metabólitos e controle da atividade enzimática para controlar o crescimento e as funções do metabolismo.

Intracelular (receptores nucleares)

Os receptores intracelulares e nucleares são uma forma direta de a célula responder a mudanças e sinais internos. Os receptores intracelulares são ativados por ligantes hidrofóbicos que passam pela membrana celular. Todos os receptores nucleares são muito semelhantes em estrutura e são descritos com atividade transcricional intrínseca. A transcrição intrínseca envolve os três domínios seguintes: ativação da transcrição, ligação ao DNA e ligação ao ligante. Esses domínios e ligantes são hidrofóbicos e podem viajar através da membrana. O movimento de macromoléculas e moléculas de ligantes para dentro da célula permite um sistema de transporte complexo de transferências de sinais intracelulares através de diferentes ambientes celulares até que a resposta seja ativada. Os receptores nucleares são uma classe especial de receptores intracelulares que auxiliam especificamente nas necessidades da célula de expressar certos genes. Os receptores nucleares geralmente se ligam diretamente ao DNA, visando sequências específicas de DNA, a fim de expressar ou reprimir a transcrição de genes próximos.

Receptores transmembranares

O ambiente extracelular é capaz de induzir mudanças dentro da célula. Hormônios, ou outros sinais extracelulares, são capazes de induzir mudanças dentro da célula ligando-se a receptores ligados à membrana. Essa interação permite que o receptor do hormônio produza segundos mensageiros dentro da célula para ajudar na resposta. Os segundos mensageiros também podem ser enviados para interagir com os receptores intracelulares, a fim de entrar no complexo sistema de transporte de sinal que, eventualmente, altera a função celular.

Os receptores de membrana acoplados à proteína G (GPCR) são uma classe importante de receptores transmembrana. As características das proteínas G incluem a ligação de GDP / GTP, hidrólise de GTP e troca de nucleotídeos de guanosina. Quando um ligante se liga a um GPCR, o receptor muda de conformação, o que faz com que as alças intracelulares entre os diferentes domínios de membrana do receptor interajam com as proteínas G. Essa interação causa a troca de GDP por GTP, que desencadeia mudanças estruturais dentro da subunidade alfa da proteína G. As mudanças interrompem a interação da subunidade alfa com o complexo beta-gama e que resulta em uma única subunidade alfa com GTP ligado e um dímero beta-gama. O monômero GTP-alfa interage com uma variedade de alvos celulares. O dímero beta-gama também pode estimular enzimas dentro das células, por exemplo, adenilato ciclase, mas não tem tantos alvos quanto o complexo GTP-alfa.

Auxiliando a expressão do gene

Os receptores hormonais podem se comportar como fatores de transcrição, interagindo diretamente com o DNA ou interligando-se com as vias de sinalização. Esse processo é mediado por co-reguladores. Na ausência do ligante, as moléculas receptoras se ligam a co-compressores para reprimir a expressão gênica, compactando a cromatina por meio da histona desacetilatase. Quando um ligante está presente, os receptores nucleares sofrem uma mudança conformacional para recrutar vários coativadores. Essas moléculas trabalham para remodelar a cromatina. Os receptores hormonais têm motivos altamente específicos que podem interagir com complexos co-reguladores. Este é o mecanismo pelo qual os receptores podem induzir a regulação da expressão gênica dependendo tanto do ambiente extracelular quanto da composição celular imediata. Os hormônios esteróides e sua regulação por receptores são as interações de moléculas mais potentes no auxílio à expressão gênica.

Problemas com a ligação do receptor nuclear como resultado da escassez de ligantes ou receptores podem ter efeitos drásticos na célula. A dependência do ligante é a parte mais importante em ser capaz de regular a expressão gênica, portanto a ausência do ligante é drástica para esse processo. Por exemplo, a deficiência de estrogênio é uma causa da osteoporose e a incapacidade de se submeter a uma cascata de sinalização adequada impede o crescimento e o fortalecimento ósseo. Deficiências nas vias mediadas por receptores nucleares desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de doenças, como a osteoporose.

Classificação

Receptores para hormônios solúveis em água

Os hormônios solúveis em água incluem glicoproteínas , catecolaminas e hormônios peptídicos compostos de polipeptídeos , por exemplo , hormônio estimulador da tireoide , hormônio folículo-estimulante , hormônio luteinizante e insulina . Essas moléculas não são lipossolúveis e, portanto, não podem se difundir através das membranas celulares. Consequentemente, os receptores para hormônios peptídicos estão localizados na membrana plasmática porque se ligaram a uma proteína receptora localizada na membrana plasmática.

Os hormônios solúveis em água vêm de aminoácidos e são localizados e armazenados nas células endócrinas até que sejam realmente necessários.

Os dois principais tipos de receptor de hormônio receptor transmembrana são os receptores acoplados à proteína G e os receptores ligados a enzimas . Esses receptores geralmente funcionam por meio de segundos mensageiros intracelulares , incluindo AMP cíclico (cAMP), GMP cíclico (cGMP), inositol 1,4,5-trifosfato ( IP3 ) e o sistema cálcio (Ca ²⁺ ) - calmodulina .

Receptores para hormônios solúveis em lipídios

Representação dos desenhos animados do receptor de estrogênio do hormônio humano DBD. DNA = laranja e azul. DBD do receptor de estrogênio = branco. Átomos de zinco = verde.

Os receptores do hormônio esteróide e receptores relacionados são geralmente proteínas solúveis que funcionam por meio da ativação do gene. Os hormônios lipossolúveis têm como alvo sequências específicas de DNA, difundindo-se na célula. Quando se difundem na célula, eles se ligam aos receptores (intracelulares) e migram para o núcleo. Seus elementos de resposta são sequências de DNA (promotores) que são ligadas pelo complexo do esteróide ligado ao seu receptor. Os próprios receptores são proteínas de dedo de zinco . Esses receptores incluem aqueles para glicocorticóides ( receptores de glicocorticóides ), estrogênios ( receptores de estrogênio ), andrógenos ( receptores de andrógenos ), hormônio da tireóide (T3) ( receptores de hormônio da tireóide ), calcitriol (a forma ativa da vitamina D ) ( receptores de calcitriol ) e o retinóides ( vitamina A ) ( receptores de retinóides ). As interações receptor-proteína induzem a captação e destruição de seus respectivos hormônios para regular sua concentração no corpo. Isso é especialmente importante para os hormônios esteróides porque muitos sistemas do corpo são totalmente dependentes de esteróides.

Lista de receptores hormonais

Para algumas dessas classes, em qualquer espécie (como, por exemplo, humanos), existe uma única molécula codificada por um único gene; em outros casos, existem várias moléculas na classe.

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