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6.9: Interne Rezeptoren
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Internal Receptors
 
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6.9: Internal Receptors

6.9: Interne Rezeptoren

Many cellular signals are hydrophilic and therefore cannot pass through the plasma membrane. However, small or hydrophobic signaling molecules can cross the hydrophobic core of the plasma membrane and bind to internal, or intracellular, receptors that reside within the cell. Many mammalian steroid hormones use this mechanism of cell signaling, as does nitric oxide (NO) gas.

Similar to membrane-bound receptors, binding of a ligand to a receptor located in the cytoplasm or nucleus of a cell causes a conformational change in the receptor. Like transcription factors, the active receptor can bind to receptor-specific DNA binding sites to increase or decrease the transcription of target genes. In the case of an intracellular receptor located in the cytoplasm, the receptor-ligand complex must first cross the nuclear membrane.

Many steroid hormones, including estrogen and testosterone, use intracellular receptors to induce specific effects. As an example, estrogen can diffuse across the membrane; binding of estrogen to its receptor results in dimerization of the receptors and transport of the ligand-receptor complex to the nucleus. Once in the nucleus, the complex can bind to DNA sequences called Estrogen-Response Elements (EREs). Depending on the other transcription factors and co-activators, binding of activated estrogen receptors (ERs) to EREs may cause an increase or decrease in transcription of target genes.

The activation of other intracellular receptors, including some thyroid hormone receptors, requires that ligands cross both the plasma membrane and nuclear membrane, as the corresponding receptors reside in the nucleus. These ligand-receptor complexes then can bind to DNA, similar to the mechanism described above.

Viele zelluläre Signale sind hydrophil und können daher die Plasmamembran nicht durchdringen. Kleine oder hydrophobe Signalmoleküle können jedoch durch den hydrophoben Kern der Plasmamembran wandern und sich an interne oder intrazelluläre Rezeptoren in der Zelle binden. Viele Steroidhormone von Säugetieren nutzen diesen Mechanismus der Zellsignalisierung, ebenso wie das Stickstoffmonoxid (NO)-Gas.

Ähnlich wie bei membrangebundenen Rezeptoren bewirkt die Bindung eines Liganden an einen im Cytoplasma oder Nucleus einer Zelle befindlichen Rezeptor eine Änderung der Konformation des Rezeptors. Wie bei den Transkriptionsfaktoren kann der aktive Rezeptor an rezeptorspezifische DNA-Bindungsstellen binden, um die Transkription von Zielgenen zu erhöhen oder zu verringern. Im Falle eines intrazellulären Rezeptors, der sich im Cytoplasma befindet, muss der Rezeptor-Ligand-Komplex zunächst die Kernmembran durchqueren.

Etliche Steroidhormone wie Östrogen und Testosteron verwenden intrazelluläre Rezeptoren, um spezifische Effekte zu induzieren. Zum Beispiel kann Östrogen durch die Membran diffundieren. Die Bindung des Östrogens an seinen Rezeptor führt zur Dimerisierung der Rezeptoren und zum Transport des Liganden-Rezeptor-Komplexes zum Nucleus. Einmal im Nucleus, kann der Komplex an DNA-Sequenzen binden, die als Östrogen-Response-Elemente (EREs) bezeichnet werden. In Abhängigkeit von den anderen Transkriptionsfaktoren und Koaktivatoren kann die Bindung aktivierter Östrogenrezeptoren (EREs) an EREs eine Zunahme oder Abnahme der Transkription von Zielgenen bewirken.

Die Aktivierung anderer intrazellulärer Rezeptoren, einschließlich einiger Schilddrüsenhormonrezeptoren, erfordert, dass Liganden sowohl die Plasmamembran als auch die Kernmembran durchqueren, da die entsprechenden Rezeptoren im Nucleus sitzen. Diese Ligand-Rezeptor-Komplexe können dann ähnlich dem oben beschriebenen Mechanismus an die DNA binden.


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