6.14: Enzymgebundene Rezeptoren

RTRs werden auch Neurotrophin (NT)-Rezeptoren genannt. Sie binden nämlich den Nervenwachstumsfaktor (NGF), „Brain-derived neurotrophic factor“ (BDNF), NT-3, NT-4/5, NT-6 und NT-7. Die Wachstumsfaktoren binden typischerweise an eine Unterfamilie der RTR Tropomyosin-verwandten Kinase-Rezeptoren (Trk): Trk A, Trk B und Trk C. Trk A ist spezifisch für NGF, NT-6 und NT-7. Trk B bindet BDNF und NT-4/5, während Trk C spezifisch für NT-3 ist. NT-3 kann auch mit geringer Affinität an Trk A und TrkB binden.

Die Trk-Rezeptoren haben eine einzelne Transmembrandomäne, mit einer Bindungsseite in dem extrazellulären Teil für den Wachstumsfaktor und einer intrazellulären Enzymaktivierungsstelle. Trk-Rezeptoren kommen als Monomer oder Dimer vor. Dabei sind dann zwei Trk-Rezeptoren miteinander verbunden. Um den Rezeptor zu aktivieren, bindet ein einzelner Wachstumsfaktor zwei Rezeptormonomere, welche dann ein Dimer bilden oder der Wachstumsfaktor bindet beide Bindungsseite eines schon dimerisierten Rezeptors.

Sobald die Rezeptoren gebunden sind, werden die Tyrosine phosphoryliert, indem sie Phosphate aus ATP ziehen und sie sich gegenseitig zuführen, in einem Prozess der Autophosphorylation genannt wird. Das führt zur Öffnung der Bindungsseiten entlang der intrazellulären Domäne des Rezeptors. Jede Bindungsseite ist spezifisch für verschiedene Signalproteine. Dies erhöht die Vielfalt der Downstream-Effekte, welche diese Rezeptoren regulieren.

Die Wechselwirkung zwischen NGF und Trk A bekommt immer mehr Beachtung für ihre Rolle im Krankheitsverlauf von Alzheimer. Bei dieser Erkrankung entwickeln die Neuronen Amyloid-Plaques. Amyloid-beta ist ein zytotoxisches Fragment des Amyloid-Vorläuferproteins (APP). Es wird vermutet, dass die Bindung des NGF an seinen Trk A-Rezeptor die Bildung von Amyloid-beta vermindert, indem APP an den Trk A-Rezeptor gebunden wird. Dadurch kann die Beta-Sekretase 1 (BACE1) APP nicht mehr in Amyloid-beta spalten. Außerdem kann der Trk A-Rezeptor APP zu dem Golgi-Apparat transportieren, wo wenige BACE1-Enzyme sind. Im Gehirn von Alzheimers Patienten wird der Trk A/APP-Komplex in den für das Lernen und Gedächtnis wichtigen Bereichen, wie dem Hippocampus, herunterreguliert.

Einige Rezeptoren können auch als Enzyme wirken, Moleküle, die chemische Reaktionen beschleunigen. Ein Beispiel dafür ist der Rezeptor Tyrosinkinase oder RTK. Wenn ein Signalmolekül, der Ligand, zwei gebundene RTKs bindet, dimerisiert oder aggregiert, aktiviert dieser Prozess die Tyrosinregionen auf den Rezeptoren, die dann eine Phosphatgruppe von ATP auf ein Tyrosin auf der gegenüberliegenden Seite des Dimers übertragen in einem Prozess namens Phosphorylierung.

Sobald an alle Tyrosine Phosphate gebunden sind, wird das Dimer vollständig aktiviert. Nun können verschiedene Arten von Relaisproteinen an spezifische phospho-verwandte Tyrosine gebunden werden und eine Konformationsänderung in ihrer Form durchlaufen, wodurch ihre eigenen Signalübertragungswege initiiert werden, die zu einer zellulären Reaktion führen.