Biologie: Signalrezeptoren an der Universität Leipzig

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Neurotransmitter

- Übermittlung des Signals über synaptischen Spalt
-> von präsynaptischer Membran zur
postsynaptischer Membran

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Stickstoffmonooxid (NO): Klinischer Bezug (Viagra/Sildenafil)

- Signalkaskade des NO im Penis führt zu Erektion
-> lokale Erweiterung der Blutgefäße

- Abschalteng durch cGMP-Phosphodiesterase
-> Angreifen Viagra: Hemmung inaktivierende Phosphodiesterase -> längere Wirkung des Signals -> Erektion bleibt länger bestehen

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Membranständige Rezeptorproteine/Signalrezeptoren: Arten

- Ionenkanalgekoppelte Rezeptoren
- G-Protein-gekoppelte Rezeptoren
- Enzymgekoppelte Rezeptoren

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Ionenkanalgekoppelte Rezeptoren: Funktion

= transmitterabhängige Ionenkanäle
-> Teilnahme am synaptischer Signalübertragung im Nervensystem

- chemisches Signal = Neurotransmitterimpuls an Außenmembran der Zielzelle
- Induktion elektrische Effekte
-> Umwandlung chemisches Signal in elektrisches Signal in Form von Potenzialdifferenz (Spannung)

- Bindung Signalmolekül führt zu Öffnung oder Schließung bestimmter Ionenkanäle
-> z.B. Ca2+, K+, Na+, Cl-

-> Veränderung Ladungsverteilung zwischen Innen- & Außenseite der Membran durch Ionenfluss
-> daraus folgt: Stromfluss

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Ionengekoppelte Rezeptoren: Vorkommen

- elektrisch reizbare Zellen:
-> Nervensystem
-> Muskelzellen

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: Bestandteile und Eigenschaften

- häufigsten Rezeptoren
= Transmembranproteine
->Polypeptidkette durchspannt
Lipiddoppelschicht 7-fach
= 7 alpha- Helices

- gegenseitige Beeinflussung in Aktivität
-> Arbeit synergetisch (gemeinsam) & antagonistisch (gegeneinander gerichtet) möglich

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: G-Proteine

- Benötigen G-Proteine für Weiterleitung Signal
-> regulatorische Proteine
-> eingelagert in Membran
-> GTP-bindend (Guanosintriphosphat)
-> 3 Untereinheiten:

Alpha-Untereinheit
Beta-Untereinheit
Gamma-Untereinheit

Inaktiver Zustand Rezeptor:
- Bindung ein Molekül GDP (Guanosin-Diphosphat)

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: Funktionsweise

1. Inaktiver Zustand Rezeptor:
- Bindung ein Molekül GDP (Guanosin-Di-Phosphat)

2. Eintreffen Signal:
- Veränderung Konformation für Bindung G-Protein (=First Messenger) an extrazellulärer Seite des Rezeptors

-> daraus folgt:
- GDP->GTP (Guanosin-Tri-Phosphat)

->AKTIVIERUNG GTP-BINDENDES PROTEIN

-> daraus folgt:
- Ablösen G-Protein von Rezeptor
- Zerfall des Rezeptors in:

Beta-Gamma-Untereinheit
Alpha-Untereinheit -> GTP-aktivierend

- Kopplung Alpha-Untereinheit an spezifisches Zielprotein (z.B. Enzym)

-> AKTIVIERUNG ZIELPROTEIN
-> Bildung Second-Messenger durch Zielprotein

3. Second Messenger
- schnelle Diffusion in Zytosol -> Signalübermittlung in ganze Zelle

4. Abschaltung Signal:
- Spaltung GTP in GDP durch GTPase
-> in Alpha-UE enthalten

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: Aufgaben im Organismus (Allgemein)

- Umwandlung extrazelluläre Reize in intrazelluläre Reize
-> mit Hilfe von heterotrimeren G-Proteinen

1. Regulation Ionenkanäle
= G-Protein-regulierte Ionenkanäle
-> sofortige Veränderung Zellverhalten

2. Wechselwirkung mit Enzymen
-> häufigste Zielenzyme:

Adenylatcyclase (AC): Herstellung cAMP
Phospholipase C: Herstellung kleine Signalmoleküle: Inositol-Tri-Phosphat & Di-Acyl-Glycerol

1.&2.: Generierung Second-Messenger (kleine Signalmoleküle)

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: Beispiele

- muskarinerge Azetylcholinrezeptor
- Alpha- & Beta-adrenergene Rezeptoren
- serotonergene Rezeptoren
- Glukagonrezeptoren
- Vasopressinrezeptoren
- GABA-B- Rezeptoren

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: Adenylatcyclase (AC) - Funktionsablauf

1. Aktivierung führt zur Bildung Second-Messenger

2. Bildung Moleküle: zyklisches AMP (3'5'-cAMP) durch:

-> Abspaltung Pyrophosphat

-> intramolekulare Ringbildung

3. Diffusion zyklisches AMP in Zytoplasma

-> dadurch Weiterleitung Signal

4. Bindung cAMP an Proteinkinase A (PKA)

-> Aktivierung

-> vielfache Verstärkung Signal

5. Phosphorylierung Zielprotein durch Proteinkinase A

-> Auslösung Signalkaskaden

6.1 adrenalinvermittelter Glykogenabbau

-> in Leber und Muskel

= Stoffwechselweg

6.2 Aktivierung Transkription

-> Phosphorylierung von Genregulatoren

= Regulierung Genaktivität

7. Abschaltung der Proteinkinase durch Phosphi-Di-Esterasen

-> Spaltung zyklische Nukleotide -> Überführung cAMP in inaktives AMP

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Klinischer Bezug: Burkitt-Lymphom

- Myc-Gen auf Chromosom 8 = Protoonkogen
-> Genprodukt kontrolliert Zellzyklus

- Translation auf Chromosom 14 oder 22
-> unter Einfluss von Promotorregionen
(=Kontrolle Bildung Immunglobulinen)
- Immunglobulingene = stark expliziert

-> daraus folgt: starke Produktion C-Myc

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Neurotransmitter

- Übermittlung des Signals über synaptischen Spalt
-> von präsynaptischer Membran zur
postsynaptischer Membran

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Stickstoffmonooxid (NO): Klinischer Bezug (Viagra/Sildenafil)

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Membranständige Rezeptorproteine/Signalrezeptoren: Arten

- Ionenkanalgekoppelte Rezeptoren
- G-Protein-gekoppelte Rezeptoren
- Enzymgekoppelte Rezeptoren

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Ionengekoppelte Rezeptoren: Vorkommen

- elektrisch reizbare Zellen:
-> Nervensystem
-> Muskelzellen

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: G-Proteine

- Benötigen G-Proteine für Weiterleitung Signal
-> regulatorische Proteine
-> eingelagert in Membran
-> GTP-bindend (Guanosintriphosphat)
-> 3 Untereinheiten:

Alpha-Untereinheit
Beta-Untereinheit
Gamma-Untereinheit

Inaktiver Zustand Rezeptor:
- Bindung ein Molekül GDP (Guanosin-Diphosphat)

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: Funktionsweise

Beta-Gamma-Untereinheit
Alpha-Untereinheit -> GTP-aktivierend

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: Aufgaben im Organismus (Allgemein)

Adenylatcyclase (AC): Herstellung cAMP
Phospholipase C: Herstellung kleine Signalmoleküle: Inositol-Tri-Phosphat & Di-Acyl-Glycerol

1.&2.: Generierung Second-Messenger (kleine Signalmoleküle)

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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: Beispiele

- muskarinerge Azetylcholinrezeptor
- Alpha- & Beta-adrenergene Rezeptoren
- serotonergene Rezeptoren
- Glukagonrezeptoren
- Vasopressinrezeptoren
- GABA-B- Rezeptoren

Biologie: Signalrezeptoren

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren: Adenylatcyclase (AC) - Funktionsablauf

1. Aktivierung führt zur Bildung Second-Messenger

2. Bildung Moleküle: zyklisches AMP (3'5'-cAMP) durch:

-> Abspaltung Pyrophosphat

-> intramolekulare Ringbildung

3. Diffusion zyklisches AMP in Zytoplasma

-> dadurch Weiterleitung Signal

4. Bindung cAMP an Proteinkinase A (PKA)

-> Aktivierung

-> vielfache Verstärkung Signal

5. Phosphorylierung Zielprotein durch Proteinkinase A

-> Auslösung Signalkaskaden

6.1 adrenalinvermittelter Glykogenabbau

-> in Leber und Muskel

= Stoffwechselweg

6.2 Aktivierung Transkription

-> Phosphorylierung von Genregulatoren

= Regulierung Genaktivität

7. Abschaltung der Proteinkinase durch Phosphi-Di-Esterasen

-> Spaltung zyklische Nukleotide -> Überführung cAMP in inaktives AMP

Biologie: Signalrezeptoren

Klinischer Bezug: Burkitt-Lymphom

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