Stell Dir vor, Du hast aufregende Neuigkeiten. Diese willst Du sofort persönlich mit Deinen Freund*innen besprechen. Mit dieser Neuigkeit läufst bis zum Haus einem Deiner Freund*innen, und dann funktioniert die Klingel nicht und Du hast Dein Handy vergessen. Neuigkeiten erzählen: keine Chance.
Ähnlich kannst Du Dir den Ablauf der G-Protein gekoppelten Rezeptoren (kurz: GPCR) vorstellen. Sie spielen in diesem Szenario die Rolle der Klingel, ohne sie kommt die gewünschte Information nicht an ihr Ziel. Diese GPCRs sind also entscheidend an der Informationsübertragung Deines Körpers beteiligt.
G-Protein gekoppelte Rezeptoren – Definition
Die Zellen Deines Körpers haben grundlegend einen verwandten Aufbau und sind von einer doppelten Schicht aus Fetten (Phospholipiden) umgeben (Biomembran). Damit grenzen sie ihr Milieu von dem äußeren Milieu zwischen den Zellen ab.
Nun haben Deine Zellen verschiedenste Aufgaben. Sie sollen also alle in der Lage sein, auf unterschiedliche Signale zu reagieren. Dafür gibt es spezifische Rezeptoren an ihrer Oberfläche und im Innenraum. Damit ist eine selektive Zellantwort durch den Rezeptor möglich und Botenstoffe (Transmitter) wirken an ihrem gewünschten Zielort. Dieser Vorgang wird in der Biologie als Signaltransduktion bezeichnet. Eine Art dieser Rezeptoren bilden die GPCRs.
Die G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) sind dabei solche, die in der Zellmembran verankert sind und diese durchdringen (Transmembranprotein). Dadurch können sie durch Transmitter außerhalb der Zelle aktiviert werden und in der Zelle (intrazellulär) in Signal auslösen. Außerdem zählt man sie zu den metabotropen Rezeptoren. Sie stoßen nämlich eine Signalkaskade in der Zelle an. Dazu erfährst Du in den weiteren Abschnitten des Artikels mehr.
Transmembranproteine (auch integrale Proteine) sind Proteine, welche über den gesamten Querschnitt einer Biomembran in ihr eingelagert sind.
G-Protein gekoppelte Rezeptoren – Aufbau
G-Protein gekoppelte Rezeptoren haben eine oder mehrere Bindungsstellen für ihr Botenstoffe. Die Botenstoffe werden in diesem Zusammenhang mit einem Rezeptor als Liganden bezeichnet. Die Stelle, an der sie binden, bezeichnet man somit als Ligandenbindungsstelle.
Die Ligandenbindungsstelle liegt extrazellulär, sodass die gewünschten Botenstoffe an sie binden können. Dabei durchdringen die G-Protein gekoppelten Rezeptoren die Zellmembran und lösen ein intrazelluläres Signal aus. Verantwortlich dafür ist die intrazelluläre Anteil, der die Zellantwort ermöglicht.
Der Anteil des Rezeptors, welcher sich innerhalb der Membran befindet, wird als Transmembrandomäne bezeichnet.
Transmembrandomänen, wie sie in den GPCRs vorkommen, sind gewundene Anteile der Rezeptoren, welche die Membran durchziehen. Die G-Protein gekoppelten Rezeptoren bestehen aus jeweils sieben Transmembran-Anteilen.
Um auf die Signale, die sie bekommen, reagieren zu können, benötigen G-Protein gekoppelte Rezeptoren zusätzlich eine an den Liganden angepasste Ligandenbindungsstelle. Diese Stelle des Rezeptors besteht meist aus Zuckermolekülen, die spezifisch für den jeweiligen Liganden sind.
Auf der anderen Seite, im Inneren der Zelle, liegen die Andockstellen für die G-Proteine.
Die Liganden der G-Protein gekoppleten Rezeptoren sind sehr divers. Dabei können sowohl Hormone, als auch Neurotransmitter an die Rezeptoren binden und ein entsprechendes Signal auslösen.
Aufbau G-Proteine
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Lernsets Alles was du brauchst an einem Ort.
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