Liganden-gesteuertes Enzym
Synonyme
- 1-Helix-Rezeptor
- Tyrosin-Kinase-Rezeptor
Definition
- Enzym dessen
katalytische Aktivität durch eine extrazelluläre Bindungsstelle gesteuert
wird, weshalb es auch zu den Rezeptoren
gezählt wird.
Aufbau
- Liganden-gesteuerte Enzyme
sind in der Zellmembran verankert.
- Im Inneren der Zelle befindet sich ein noch nicht katalytisch wirkender
Teil des aktiven Zentrums, außerhalb der Zelle die Bindungsstelle für
einen Überträgerstoff.
- Liganden-gesteuerte Enzyme bestehen meist aus nur einer
Protein-Untereinheit, die auch nur eine Transmembrandomäne aufweist.
Funktion
- Da über die einzelne Transmembrandomäne eines Liganden-gesteuerten
Enzyms keine Konformationsänderung bei der Bindung eines Liganden
weitergegeben werden kann, wie dies bei den meisten anderen
membranständigen Rezeptoren der Fall ist, muss die Aktivierung
Liganden-gesteuerter Enzyme anders erfolgen.
- Zur Aktivierung des Enzyms
ist es daher erforderlich, dass der Ligand an mehreren (meist zwei)
Liganden-gesteuerten Enzymen gleichzeitig bindet.
- Viele Liganden dieses Rezeptortyps sind aufgrund dieses
Aktivierungsmechanismus Dimere.
- Dadurch werden die im Inneren der Zelle liegenden Einzelteile des aktiven
Zentrums so eng zusammengebracht, dass sie nun zusammen ein aktives Zentrum
bilden und katalytisch aktiv sind.
- Die Untereinheiten phosphorylieren sich nun gegenseitig, meist an
Tyrosin-Resten.
- Sobald die Autophosphorylierung des Rezeptor-Dimers erfolgt ist, kann
der Ligand von der extrazellulären Bindungsstelle abdiffundieren, ohne
dass dies Einfluss auf die katalytische Aktivität des Enzyms
hat.
- Tatsächlich ist die Autophosphorylierung die Hauptwirkung des
Rezeptors. Die Phosphorylierung anderer Proteine spielt meist kaum eine
Rolle.
- Die Signaltransduktion erfolgt nun, indem sich spezielle Signalproteine
mit SH2-Domäne an die phosphorylierten Tyrosin-Reste anlagern, deren
Phosphatrest übernehmen und anschließend das Signal des Rezeptors an
andere Protein-Kinasen im Zellinneren weiterleiten.
- Dieser Mechanismus führt dazu, dass bei mehreren phosphorylierten
Tyrosin-Resten am Rezeptor, sofern diese unterschiedliche Umgebungen
haben, auch mehrere verschiedene Signalproteine phosphoryliert werden
können.
- Es lassen sich so mehrere zelluläre Effekte durch nur einen Rezeptor
spezifisch steuern.
- Durch Hintereinanderschaltung mehrerer Signalproteine sind auch
Signalkaskaden, wie bei anderen Rezeptortypen möglich.
- Die Abschaltung der enzymatischen Aktivität erfolgt durch die
Dephosphorylierung der Rezeptor-Untereinheiten durch Phosphatasen.
- Der nun inaktive Rezeptor löst sich wieder in seine Monomere auf.
Beispiele
- Ein Beispiel für ein Liganden-gesteuertes Enzym stellt das
Insulin-Rezeptorprotein dar, allerdings bestehen die beiden Hälften des
Rezeptors aus jeweils zwei Proteinen.
- Bindet Insulin an die
extrazelluläre Liganden-Bindungsstelle zweier solcher Dimere, so werden
diese räumlich so nahe zusammen gebracht, dass im Inneren das aktive
Zentrum entsteht und die Tyrosinkinase-Aktivität
"angeschaltet" wird.
- Diese führt zur Phosphorylierung von anderen Enzymen
und darüber anschließend zu einer Änderung der Zellfunktionen.
- Weitere Rezeptoren dieses Typs sind die der Wachstumshormone.
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