Концепция рецепторов была выдвинута в начале текущего столетия немецким ученым Паулем Эрлихом, известным своим вкладом в иммунологию и химиотерапию. Эрлих воспользовался принципом «замок — ключ», выдвинутым его современником, химиком Эмилем Фишером, для объяснения того, что происходит на поверхности клеток в некоторых стратегически расположенных химических группировках — рецепторах или местах (сайтах) связывания, которые специфически связывают определенные молекулы, например антитела (см. с. 62—64) или лекарственное вещество, под общим названием лиганды (лат. 1щаге — связывать). Подобно тому как имеется множество различных замков и соответствующих им ключей, встречается множество рецепторов и лигандов.
Современная химия дополнила концепцию Эрлиха положением о конформационном изменении: занятый лигандом рецептор
приобретает другую, по сравнению с исходной, форму, иными словами, изменяется конфигурация полипептида. При подобных изменениях трансмембранного белка или молекул, способных повредить конформацию трансмембранного белка,между внутриклеточной и внеклеточной средой устанавливается сообщение. Многие важнейшие виды взаимодействия клетки с окружающей средой или с другими клетками протекают именно благодаря рецепторам.
На поверхности любой клетки встречается множество различных рецепторов, каждый из которых представлен сотнями тысяч молекул. Многие из них — хотя не обязательно все — гликопротеиды. Они покрывают клетку целым лесом молекулярных антенн, предлагая наблюдателю весьма забавное зрелище. Поскольку мимо клетки проплывают подхваченные водоворотами и течениями, окружающими ее, самые разнообразные молекулы, ежеминутно в какой-нибудь точке происходит какой-либо эффектный захват. Иногда в процессе связывания участвует не один рецептор, а несколько. Случается даже, что сотни рецепторов принимают участие в им-мобилизации крупного объекта, например бактерии.
Событие, которое часто следует за захватом — и это хорошо видно с нашего пункта наблюдения, — поглощение, ничем не отличающееся от аналогичного случая в подводном мире. Это наиболее драматический момент во всем представлении, разыгрываемом рецепторами. Сперва образуется ямковидное углубление, в него невидимой силой втягивается рецептор вместе с добычей и вскоре исчезает из виду. Кстати, и мы позднее воспользуемся этим механизмом, чтобы впервые попасть в клетку. Но подробнее об этом поговорим в следующей главе.
Среди веществ, которые захватываются рецепторами, многие — специфические переносчики или мессенжеры, называемые гормонами; гормоны производятся в других органах и попадают в клетку с потоком крови. Гормоны, связавшиеся с клеточными рецепторами, обычно в конечном итоге попадают внутрь клетки. Однако перед этим их связывание запускает определенный клеточный ответ. С того места, где мы находимся, видны только трепетания рецептора в момент его захвата лигандом. Когда мы окажемся в цитозоле, нашему взору откроются структуры на внутренней поверхности мембраны, с которыми связаны рецепторы, и механизмы, посредством которых эти структуры осуществляют специфическую ответную реакцию клетки .
Тонким, но очень важным изменением, опосредованным некоторыми рецепторами, когда они оккупированы, является так называемое «раскрытие ворот». Это временное раскрытие канала, по которому определенные ионы или вещества поступают в клетку или выводятся из нее. Чтобы оценить важность этого процесса, нам необходимо ближе познакомиться с механизмом проникновения молекул через плазматическую мембрану.
