Оригінальний виробник High Purity MT2

MT1 і MT2 належать до надродини рецепторів, зв’язаних із білками G (GPCR). Їх трансмембранна структура складається із семи -спіралей, що утворюють типову «змієподібну» топологію. Коли мелатонін зв’язується з ортоформною ділянкою свого рецептора, він запускає конформаційні зміни, активуючи різні ізоформи білка G: MT1 переважно з’єднується з білком Gi/o, пригнічуючи активність аденілатциклази (AC), знижуючи внутрішньоклітинні рівні цАМФ і, таким чином, інгібуючи каскад фосфорилювання протеїнкінази A (PKA); MT2, з іншого боку, з’єднується як з білками Gi/o, так і з Gq, інгібуючи цАМФ та активуючи фосфоліпазу С (PLC), сприяючи виробленню IP3 та DAG та індукуючи приплив іонів кальцію. Ця «подвійна{10}}сигналізація» робить MT1 і MT2 функціонально взаємодоповнювальними-MT1 домінує над «гальмівною сигналізацією», тоді як MT2 має обидві регуляторні можливості «гальмування + збудження».

Хоча MT1 і MT2 мають до 60% гомології амінокислотної послідовності, ключові відмінності в їхніх трансмембранних областях визначають їх функціональну специфічність. Третя внутрішньоклітинна петля MT1 (ICL3) багата основними амінокислотами, завдяки чому вона легше зв’язується з білками Gi/o; в той час як ICL3 MT2 містить унікальні залишки цистеїну, які можуть утворювати дисульфідні зв’язки для стабілізації взаємодії білка Gq. Крім того, C-кінець MT2 містить кластер сайтів фосфорилювання, які можуть фосфорилюватися G-протеїн-зв’язаною рецепторною кіназою (GRK), таким чином рекрутуючи -білок арестину та опосередковуючи рецепторний ендоцитоз і припинення сигналу. Ці структурні «молекулярні відбитки» призводять до значних відмінностей між MT1 і MT2 у тривалості та інтенсивності сигналу.

Основна функція MT2 полягає у «зсуві фази», тобто регулюванні фази циркадного ритму. Вночі мелатонін активує рецептори MT2, пригнічуючи активність нейронів SCN і затримуючи «час початку» біологічного годинника, дозволяючи тілу адаптуватися до ритму пізнього-лягання-спати,--прокидання; тоді як перед світанком активація MT2 просуває фазу, допомагаючи організму адаптуватися до режиму рано-лягати-спати, рано{10}}-прокидатися. Цей механізм «фазового зсуву» заснований на інгібуванні MT2 цАМФ і регуляції іонів кальцію: зниження рівня цАМФ зменшує фосфорилювання білка CREB, тим самим пригнічуючи транскрипцію генів Per1/Per2; в той час як приплив іонів кальцію активує кальмодулінкіназу (CaMK), сприяючи експресії гена Cry, зрештою досягаючи «перезавантаження часу» біологічного годинника.

З еволюційної точки зору, функціональна диференціація між MT1 і MT2 зумовлена ​​позитивним відбором. Ген MT1 є висококонсервативним у різних видів, головним чином піддається очищувальному відбору, зберігаючи свою базальну відповідь на мелатонін; в той час як ген MT2 демонструє значні позитивні характеристики відбору, з вищими частотами заміни амінокислот у його трансмембранній області та внутрішньоклітинній петлі, що свідчить про більш гнучку регуляторну роль у адаптації до змін світлового періоду навколишнього середовища. Ця еволюційна стратегія «консерватизм + інновації» дозволяє MT1 і MT2 підтримувати свої базові ритми, справляючись із змінами світла та темряви на різних широтах, забезпечуючи адаптивні переваги на молекулярному-рівні для виживання та розмноження організмів.

Таким чином, MT1 і MT2 діють як «подвійні двигуни» в системі циркадного ритму. Через G-протеїн-пов’язані «подвійні-сигнали доріжки», структурні відмінності, що формують «молекулярні відбитки», фазові зсуви, що забезпечують «калібрування часу», та еволюційний «позитивний відбір», вони разом створюють механізм життя для сприйняття часу та реагування на нього. Вони є не лише ключовими мішенями для регуляції сну, але й «молекулярними містками», що з’єднують сигнали навколишнього середовища та клітинний метаболізм, пропонуючи нові стратегії втручання для лікування безсоння, депресії та метаболічного синдрому.