G-Protein-gekoppelter Rezeptor
Synonym
Übersicht
 
Physiologie
Definition
  - Typ eines Rezeptors, bei dem eine 
  "Rezeptoreinheit" über ein mobiles
  G-Protein eine Wirkung 
  an einem entfernten Effektorprotein bewirkt.
 
 
Aufbau
  - G-Protein-gekoppelte Rezeptoren bestehen aus einer einzigen 
  Aminosäurekette, die sich in Form von
  α-Helices 
  mehrfach durch die 
  Membran windet.
 
  - An den extramembranalen Bereichen ist das Molekül glykosyliert.
 
  - Die sieben Transmembrandomänen sind in Form eines Kreises angeordnet, der 
  zentral eine Vertiefung mit den Haftstellen für den Überträgerstoff besitzt.
 
 
Funktion
  - Lagert sich der Überträgerstoff oder ein diesem ähnliches Molekül (z.B. an 
  diesem Rezeptor agonistisch wirkende Pharmaka) 
  an den Rezeptor an, so führt dies zu einer Änderung der Konformation des 
  Rezeptorproteins.
 
  - Durch diese Konformationsänderung kann es nun mit einem
  G-Protein Kontakt 
  aufnehmen.
 
  - Der Kontakt mit dem Rezeptor aktiviert das
  G-Protein, das nun 
  seinerseits Kontakt mit einem anderen
  Protein (Effektorprotein) 
  aufnehmen kann.
  
    - Dieses Effektorprotein bewirkt jedoch auch noch keine direkte Wirkung in 
    der Zelle, sondern aktiviert zunächst weitere, nachgeschaltete
    Enzyme.
 
    - Im Phosphoinositol-System kommt es daneben über
    IP3 zu einer Ca2+-Freisetzung 
    als "third messenger".
 
   
   
  - Diese mehrstufige Signalübertragung ist typisch für alle 
  G-Protein-gekoppelten Rezeptoren.
 
  - Es entsteht eine Signalkaskade, während deren Ablauf es zu einer 
  deutlichen Verstärkung des Ausgangssignals kommt, so dass bereits geringe 
  auslösende Effekte große Wirkungen zeigen können.
  
    - Dies prädestiniert G-Protein-gekoppelte Rezeptoren als Rezeptoren für
    Hormone, da diese 
    normalerweise nur in sehr geringen Konzentrationen vorliegen.
 
   
   
  - Die Signalkaskaden werden über verschiedene, z.T. für den genauen 
  Übertragungsweg spezifische, Mechanismen beendet.
 
  - Allgemein wird das aktivierte
  G-Protein wird durch 
  eine GTPase inaktiviert, indem diese das GTP zu GDP spaltet.
 
  - Bei hohen Transmitterkonzentrationen kann die Auslösung der Signalkaskade 
  auch durch eine Phosphorylierung des Rezeptors selbst verhindert werden. Der 
  Rezeptor wird durch die Phosphorylierung unempfindlicher gegenüber seinem 
  Transmitter. Man bezeichnet dies als Desensitisierung.
 
 
Bemerkungen
  - G-Protein-gekoppelte Rezeptoren sind sehr häufig (vgl.
  Neurotransmitter im ZNS).
 
  - Sie unterscheiden sich in der Art des mit ihnen reagierenden
  G-Proteins, wobei sich 
  die verschiedenen 
  G-Proteine hauptsächlich durch den Aufbau der α-Untereinheit 
  unterscheiden.
  
    - Gs-Proteine besitzen dementsprechend eine αs-Untereinheit, Gi-Proteine eine
    αi-Untereinheit usw.
 
   
   
 
Gs-Protein-Rezeptoren
  - Gs-Protein-Rezeptoren vermitteln ihre Wirkung über ein 
  stimulierendes Gs-Protein.
 
  - Durch einen allosterischen Effekt kommt zu einer Aktivierung des
  Enzyms
  Adenylatcyclase.
  
  
 
  - Zu einer Erhöhung der intrazellulären Konzentration des
  second messenger
  cAMP führen u.a.:
  
  
 
  - Die Signalkaskade wird durch den Abbau von
  cAMP zu 5'-AMP beendet.
 
  - Die phosphorylierten Proteine werden durch Phosphatasen wieder 
  dephosphoryliert.
 
 
Gi-Protein-Rezeptoren
  - Gi-Protein-Rezeptoren vermitteln ihre Wirkung über ein 
  inhibitorisches Gi-Protein.
 
  - Durch einen allosterischen Effekt kommt es einer Hemmung des
  Enzyms
  Adenylatcyclase, 
  was die intrazelluläre Konzentration des 
  second messenger cAMP verringert.
 
  - Über diesen Mechanismus wirken u.a.:
  
  
 
 
Gq-Protein-Rezeptoren
  - Gq-Protein-Rezeptoren vermitteln ihre Wirkung über ein Gq-Protein.
 
  - Sie führen zu einer Aktivierung der
  Phospholipase Cβ, 
  die nun Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat in die
  second messenger
  Inositoltrisphosphat (IP3) 
  und Diacylglycerol (DAG) spaltet.
 
  - Es kommt so zur Auslösung von zwei, voneinander abhängigen, 
  Signalkaskaden: Eine über die Freisetzung des "third messender" Ca2+, 
  eine über die Aktivierung der Proteinkinase C.
 
  - Über diese Signalwege wirken u.a.:
  
  
 
 
 
Beispiele
Rezeptoren
 
   
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