Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

6.8: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren
INHALTSVERZEICHNIS

Your institution must subscribe to JoVE's JoVE Core collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 
Start Free Trial

PROTOKOLLE

6.8: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren sind Ligandenbindungsrezeptoren. Sie beeinflussen Veränderungen in einer Zelle indirekt. Der eigentliche Rezeptor ist ein einzelnes Polypeptid, das die Zellmembran sieben Mal durchquert und dabei intra-und extrazelluläre Schleifen bildet. Die extrazellulären Schleifen bilden eine ligandenspezifische Tasche, die an Neurotransmitter oder Hormone bindet. Die intrazellulären Schleifen halten das G-Protein fest.

Das G-Protein oder Guanin-Nukleotid-Bindungsprotein, ist ein großer heterotrimerer Komplex. Seine drei Untereinheiten werden mit Alpha (α), Beta (β) und Gamma (γ) bezeichnet. Wenn der Rezeptor ungebunden ist bzw. ruht, bindet die α-Untereinheit ein Guanosindiphosphatmolekül oder GDP. Alle drei Untereinheiten sind an den Rezeptor gebunden.

Wenn ein Ligand an den Rezeptor bindet, setzt die α-Untereinheit das GDP frei und bindet ein Molekül Guanosintriphosphat (GTP). Diese Aktion setzt den α-GTP-Komplex und β-γ Komplex vom Rezeptor frei. Das α-GTP kann sich entlang der Membran bewegen, um sekundäre Botenstoffe wie cAMP zu aktivieren. Es gibt jedoch verschiedene Arten von α-Untereinheiten. Einige wirken auch hemmend. Bei diesen wird das cAMP also inaktiviert.

Der β-γ Komplex kann mit Kalium-Ionenkanälen interagieren, die Kalium (K+) in den extrazellulären Raum freisetzen. Das führt zu eine Hyperpolarisation der Zellmembran. Diese Art von ligandengebundenen Ionenkanälen bezeichnet man als G-Protein-gekoppelte, nach innen gerichteter Kaliumkanäle oder GIRK.

Liganden binden den Rezeptor nicht dauerhaft. Wenn der Ligand den Rezeptor verlässt, wird er für die G-Protein-Einheiten verfügbar, um sich wieder anzukoppeln und neu zu binden. Zuvor müssen jedoch nahegelegene Enzyme, das an die α-Untereinheit gebundene, GTP wieder zu GDP hydrolysieren. Sobald das geschehen ist, verbindet sich der β-γ Komplex wieder mit dem GDP-α Komplex und das gesamte G-Protein bindet wieder an seine Rezeptordomäne.

Die häufigsten G-Protein-gekoppelten Rezeptoren sind: Muscarin-Acetylcholin-Rezeptoren in den Skelettmuskeln, Beta-1 adrenerge Rezeptoren im Herzen und Vasopressin-Rezeptoren auf den glatten Muskelzellen. In sensorischen Systemen, wie den Geruchsrezeptoren und einigen Geschmacksrezeptoren, sind die Bindungsliganden Umweltmoleküle. Zum Beispiel binden Saccharosemoleküle G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, was zur Wahrnehmung des süßen Geschmacks führt.

Alterationen in G-Protein-gekoppelten Rezeptoren können eine wesentliche Rolle bei Stimmungsstörungen, wie z.B. Depressionen, spielen. Serotonin ist ein Ligand für den 5HT1A-Rezeptor, einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor. Es wird vermutet, dass bei Depressionen die Wechselwirkungen zwischen Ligand und Rezeptor verändert sind. Entweder bindet der Ligand nicht lange genug oder der Rezeptor reagiert nicht vollständig. Dies führt zu einer schlechten serotonergen Signalisierung, die sich als Depression manifestiert.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter