Los receptores transmembrana son proteínas de membrana que se localizan y actúan no sólo en la membrana celular externa , sino también en las membranas de los compartimentos y organelos celulares . La unión a una molécula de señalización (hormona o mediador) se produce en un lado de la membrana y la respuesta celular se forma en el otro lado de la membrana. Por lo tanto, juegan un papel único e importante en la comunicación de célula a célula y en la transducción de señales.
Muchos receptores transmembrana constan de dos o más subunidades que actúan en combinación y pueden disociarse al unirse a un ligando o cambiar su conformación y pasar a la siguiente etapa del ciclo de activación. A menudo se clasifican en función de su estructura molecular. Las cadenas polipeptídicas del más simple de estos receptores cruzan la bicapa lipídica solo una vez, mientras que muchos cruzan la bicapa lipídica siete veces (por ejemplo, los receptores acoplados a proteína G ).
El dominio extracelular es la región del receptor que se encuentra fuera de la célula u organoide. Si la cadena polipeptídica del receptor cruza la célula varias veces, entonces el dominio externo puede consistir en varios bucles. La función principal del receptor es reconocer la hormona (aunque algunos receptores también son capaces de responder a cambios en el potencial de membrana), y en muchos casos la hormona se une a este dominio.
Algunos receptores también son canales de proteínas. El dominio transmembrana consiste principalmente en hélices α transmembrana. En algunos receptores, como el receptor nicotínico de acetilcolina , el dominio transmembrana forma un poro de membrana o canal iónico. Después de la activación del dominio extracelular (unión de hormonas), el canal puede pasar iones . En otros receptores, tras la unión de la hormona, el dominio transmembrana cambia de conformación, lo que tiene un efecto intracelular.
El dominio intracelular, o citoplasmático, interactúa con el interior de la célula u organoide, transmitiendo la señal recibida. Hay dos formas fundamentalmente diferentes de tal interacción:
La mayoría de los receptores transmembrana pertenecen a una de tres clases, que se distinguen por el mecanismo principal de transducción de señales. Clasificar los receptores transmembrana ionotrópicos y metabotrópicos. Los receptores ionotrópicos, o receptores acoplados a canales iónicos, participan, por ejemplo, en la transmisión rápida de señales sinápticas entre neuronas y otras células diana que pueden percibir señales eléctricas.
Los receptores metabotrópicos transmiten señales químicas. Se dividen en dos grandes clases: receptores acoplados a proteína G y receptores acoplados a enzimas [ 1] .
Los receptores acoplados a proteína G también se denominan receptores 7TM (receptores de siete dominios transmembrana, receptores con siete dominios transmembrana). Son proteínas transmembrana con un segmento externo para la unión de ligandos, un segmento de membrana y un segmento citosólico acoplado a proteína G. Distinguen seis clases en función de la similitud de la estructura y funciones de los receptores, clases A-F (o 1-6), que, a su vez, se dividen en muchas familias. Esta clase incluye receptores sensoriales y adrenorreceptores .
Al igual que los GPCR, los receptores acoplados a enzimas son proteínas transmembrana en las que el dominio de unión al ligando se encuentra fuera de la membrana. A diferencia de los GPCR, su dominio citosólico no está acoplado a una proteína G, pero tiene actividad enzimática o se une directamente a la enzima. Por lo general, en lugar de siete segmentos, como en los GPCR, estos receptores tienen solo un segmento transmembrana. Estos receptores pueden incluir las mismas vías de señalización que los GPCR. Esta clase incluye, por ejemplo, el receptor de insulina .
Hay seis clases principales de receptores acoplados a enzimas:
Hay varias formas en la célula para regular la actividad de los receptores transmembrana, siendo las formas más importantes la fosforilación y la internalización de los receptores .