קולטן מטבוטרופי

קולטן מטבוטרופי הוא סוג של קולטן בממברנות של תאים איקריוטים.

קולטנים מטבוטרופיים הם תת-סוג של קולטני ממברנה שאינם יוצרים נקבוביות של תעלת יונים אלא משתמשים במנגנוני המרת אותות. קשירת הנוירוטרנסמיטר לקולטן מעוררת שינויים מטבוליים בתוך התא הפוסט-סינפטי המשפיעים על תהליכים רבים בתא כולל התבטאות גנים. הפעילות איטית בהשוואה לקולטן יונוטרופי היות שאינה ישירה. פתיחת תעלות על ידי קולטנים מטבוטרופיים כרוכה בשלבים רבים. השפעתם ממושכת בהרבה מקולטנים יונוטרופיים, שנפתחים במהירות אך נשארים פתוחים רק לכמה מילישניות.^[1]

במערכת העצבים

במערכת העצבים לקולטנים תפקוד חשוב, בהובלת המידע בין נוירונים. מידע אודות היתכנות פוטנציאל פעולה. ידועים יותר מ־130 קולטנים מטבוטרופיים, מה שנותן למערכת העצבים המרכזית "ארגז כלים" עשיר ומגוון של קולטנים לפעילות עצבית, כולל פלסטיות סינפטית.

מיקום

קולטנים מטבוטרופים, בניגוד לקולטנים יונוטרופים, נמצאים על דנדריטים בסמוך לתעלת היונים. ישנם קולטנים מטבוטרופיים גם על שריר שלד וגם במערכת האוטונומית.

מבנה

לקולטנים המטבוטרופיים המצומדים לחלבון G יש שבעה מתחמים טרנסממברניים הידרופוביים, מתחם חוץ-תאי אליו נקשר הנוירוטרנסמיטר ומתחם תוך-תאי המפעיל חלבוני G המתחילים את תהליך המרת האות.

דרכי פעולה

כאשר ליגנד מתאים, כגון מוליך עצבי כלשהו, נקשר לקולטן המטבוטרופי, יכולות להתפתח שתי דרכי פעולה:^[2]

דרך פעולה א'

הדרך הקצרה:

מולקולת האיתות נקשרת אל הקולטן
צורתו המרחבית של הקולטן משתנה והוא מפעיל חלבון G.
תת-היחידה של חלבון G הקשורה מוסיפה פוספט לגואנוזין דיפוספט (GDP) ליצירת גואנוזין טריפוספט (GTP).
חלבון G מפריש תת-יחידה אלפא.
תת-היחידה אלפא מתחברת אל תעלת היונים וגורמת לה להיפתח או להיסגר.^[1]

דרך פעולה ב'

מולקולת האיתות נקשרת אל הקולטן.
צורתו המרחבית של הקולטן משתנה והוא מפעיל חלבון G.
תת-היחידה של חלבון G הקשורה מוסיפה פוספט לגואנוזין דיפוספט (GDP) ליצירת גואנוזין טריפוספט (GTP).
חלבון G מפריש תת-יחידה אלפא.
תת-יחידה אלפא מפעילה את האנזים אדינלט ציקלאז שהופך את הסובסטרט אדנוזין טריפוספט (ATP) ל-AMP מעגלי (cAMP).
cAMP פועל כעת כשליח שניוני בשינוי תפקוד התא הוא יכול לבצע את הפעולות הבאות:
1. לפתוח או לסגור תעלת יונים.
2. להגיע לחלק אחר בתא ולבצע פעולות ביוכימיות אחרות כגון שינוי ביטוי הגנים בנוירון הפוסט-סינפטי, אתחול או הפסקה של ייצור חלבונים.^[1]

דוגמאות

קולטן מוסקריני לאצטילכולין^[3] – השפעה מעוררת
GABA-B – השפעה מעכבת^[4]
אדרנלין ונוראדרנלין: קולטנים אלפא ובטא אדרנרגיים
דופמין (קולטנים D1-D5) : השפעה מעוררת או מעכבת. ההשפעה של הדופמין תלויה בסוג הקולטן שאליו הוא נקשר ובתא עליו נמצא הקולטן.^[5]
סרוטונין - השפעה מעוררת או מעכבת כתלות בקולטן: ל-5HT-1 השפעה מעכבת, לשאר הקולטנים (5HT-2, 5HT-3, 5HT5) השפעה מעוררת (באמצעות עליה ברמת השליח השניוני cAMP)^[6]
גלוטמט השפעה מעוררת^[7]

סיכום


נוירוטרנסמיטר	קולטן מטבוטרופי	מיקום	תפקוד פיזיולוגי
GABA	GABA-B	(CNS) מערכת העצבים המרכזית: קורטקס, תלמוס, מוח השדרה. (PNS) מערכת העצבים הפריפרית גנגליונים אוטונומיים.	מעכבת
גלוטמט	mGluR	בעיקר CNS: קורטקס, היפותלמוס, היפוקמפוס, מוחון. PNS: קצות עצבים סנסוריים, תאי גליה.	מעוררת. במנגנונים עקיפים יכולה להיות להשפעה מעכבת.
אצטילכולין	קולטן מוסקריני M1-M5	PNS : שרירים, נוירונים פוסט-גנגליוניים במערכת הפרה-סימפתית. CNS: קורטקס, היפוקמפוס, גרעינים בסיסיים.	מעוררת בלב - מעכבת
סרוטונין	5HT 1, 2, 4, 7	PNS: המערכת האנטרית, נוירונים סנסוריים. CNS: קורטקס, תלמוס, היפותלמוס.	5HT1 מעכבת שאר הקולטנים - מעוררת
דופמין	D1-D5	CNS: המערכת הלימבית, סטריאטום. PNS: גנגליונים סימפתיים.	מעוררת

קישורים חיצוניים

Metabotropic Receptor – an overview, ScienceDirectהערות שוליים

מקורות מידע

^ ¹ ² ³ Jim Hutchins, Travis Price, Justin Burr, Maddison Johnston, Pamela Silberman, Jeffery Speth, Jordan West, Misty Allen, Metabotropic Receptors (G Protein-Coupled Receptors)
^ Animated biology With arpan (2022-06-30), Metabotropic receptors | How do metabotropic receptors work? | Examples of metabotropic receptors
^ Caleb Bevan, Transduction by Metabotropic Receptors, 2024-09-03
^ Miho Terunuma, Diversity of structure and function of GABAB receptors: a complexity of GABAB-mediated signaling, Proceedings of the Japan Academy. Series B, Physical and Biological Sciences 94, 2018, עמ' 390–411 doi: 10.2183/pjab.94.026
^ Anmol Bhatia, Jennifer R. Lenchner, Abdolreza Saadabadi, Biochemistry, Dopamine Receptors, Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2025
^ Parijat Sarkar, Sukanya Mozumder, Aritra Bej, Sujoy Mukherjee, Jayati Sengupta, Amitabha Chattopadhyay, Structure, dynamics and lipid interactions of serotonin receptors: excitements and challenges, Biophysical Reviews 13, 2020-11-14, עמ' 101–122 doi: 10.1007/s12551-020-00772-8
^ Tom Salt's Home Page, www.ucl.ac.uk

[:0-1] ¹ ² ³ Jim Hutchins, Travis Price, Justin Burr, Maddison Johnston, Pamela Silberman, Jeffery Speth, Jordan West, Misty Allen, Metabotropic Receptors (G Protein-Coupled Receptors)

[2] Animated biology With arpan (2022-06-30), Metabotropic receptors | How do metabotropic receptors work? | Examples of metabotropic receptors

[3] Caleb Bevan, Transduction by Metabotropic Receptors, 2024-09-03

[4] Miho Terunuma, Diversity of structure and function of GABAB receptors: a complexity of GABAB-mediated signaling, Proceedings of the Japan Academy. Series B, Physical and Biological Sciences 94, 2018, עמ' 390–411 doi: 10.2183/pjab.94.026

[5] Anmol Bhatia, Jennifer R. Lenchner, Abdolreza Saadabadi, Biochemistry, Dopamine Receptors, Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2025

[6] Parijat Sarkar, Sukanya Mozumder, Aritra Bej, Sujoy Mukherjee, Jayati Sengupta, Amitabha Chattopadhyay, Structure, dynamics and lipid interactions of serotonin receptors: excitements and challenges, Biophysical Reviews 13, 2020-11-14, עמ' 101–122 doi: 10.1007/s12551-020-00772-8

[7] Tom Salt's Home Page, www.ucl.ac.uk

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]