Metabotropic glutamate receptors: mechanism of activation

Abstract

Any living organism receives constantly many signals that have to be evaluated and weighted to respond in an appropriate way. To perform all functions needed for precise control of homeostasis and for communication with the surrounding environment, signals coming from the outside are recognized and transferred into modulation of intracellular signaling cascades. These mediate response to the extracellular stimulus as well as intercellular communication. Cell communication is mediated by several types of receptors, located either intracellularly (including nuclear receptors) that modulate gene transcription and receptors localized on plasma membrane. Cell membrane receptors are transmembrane proteins that are divided into three superfamilies according to their structure and principles of signal transduction. These are ion channel-linked receptors, enzyme-linked receptors and G-protein-coupled receptors (GPCRs). GPCRs comprise the biggest family of membrane receptors and are one of the largest gene families in general. They are encoded by about 1% of genes in mammals. Many of them bind sensory ligands (rhodopsin, taste and olfactory receptors), but others also recognize ions, amino acids, nucleotides, peptides and large glycoproteins (1). They play a crucial role in such distant physiological functions as...

Každý živý organismus neustále přijímá mnoho signálů, které musí vyhodnocovat a zvažovat, aby na ně mohl adekvátně reagovat. Aby bylo možné zajistit přesnou kontrolu homeostázy a komunikaci s okolním prostředím, jsou vnější signály rozpoznávány a převáděny na změny uvnitřbuněčných signálních drah. Tyto dráhy zprostředkovávají jak odpověď na extracelulární podněty, tak mezibuněčnou komunikaci. Buněčná komunikace je zajišťována několika typy receptorů, které se nacházejí buď uvnitř buňky (včetně jaderných receptorů), kde ovlivňují transkripci genů, nebo na buněčné membráně. Receptory v buněčné membráně jsou transmembránové proteiny, které se podle své struktury a principu přenosu signálu dělí do tří hlavních superrodin: receptory spojené s iontovými kanály, receptory spojené s enzymy a receptory spojené s G-proteiny (GPCRs). Receptory spojené s G-proteiny tvoří největší rodinu membránových receptorů a zároveň patří k nejrozsáhlejším genovým rodinám vůbec. V savčím genomu je jejich kódování zajištěno přibližně 1 % genů. Mnohé z těchto receptorů vážou senzorické ligandy (například rodopsin, receptory pro chuť a čich), jiné rozpoznávají ionty, aminokyseliny, nukleotidy, peptidy nebo velké glykoproteiny (1). Hrají zásadní roli v širokém spektru fyziologických funkcí - od chemotaxe u kvasinek až po neurotransmisi...