Was sind G-Protein gekoppelte Rezeptoren?

Da ich vorgestern morgen in der Zeitung las, dass der Chemienobelpreis für Forschungen an G-Protein gekoppelten Rezeptoren an Robert J. Lefkowitz
Brian K. Kobilka vergeben wurde
, dachte ich, dass es vielleicht sinnvoll ist, auf diese etwas einzugehen.

G-Protein gekoppelte Rezeptoren sind eine große und weit verbreitete Klasse an Proteinen, die eine wichtige Rolle in der Verarbeitung von Reizen spielen. So gehört auch Rhodopsin, welches eines der Sehpigmente unserer Augen ist, zu den G-Protein gekoppelten Rezeptoren.

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Signalpfades der G-Protein gekoppelten Rezeptoren. A: Im inaktiven Zustand ist das inaktive G-Protein an den Rezeptor angelagert. B: Bindet ein Ligand an den Rezeptor, so induziert das eine Konformationsänderung im Rezeptor und dieses wiederum eine Konformationsänderung in der alpha-Untereinheit des G-Proteins. Dadurch wird das gebundene GDP durch GTP ausgetauscht. C: Die alpha-Untereinheit dissoziiert von den beta- und gamma-Untereinheiten und aktiviert den Effektor. Alle Untereinheiten dissoziieren vom Rezeptor, an den sich nun ein neues, inaktives G-Protein anlagern kann. D: Die alpha-Untereinheit spaltet das gebundene GTP in GDP. Dadurch wird die Untereinheit wieder inaktiviert und kann sich im Komplex mit den beiden anderen Untereinheiten erneut an einen Rezeptor anlagern.

Im allgemeinen besteht der Signalpfad bei diesen Systemen aus drei Komponenten: Rezeptor und zugehöriger Ligand, G-Protein und Effektor, also das Zielprotein, welches aktiviert, oder seltener auch inaktiviert werden, soll.

Hierbei ist der Rezeptor ein Transmembranmolekül. Das heißt, dass er die Zellmembran durchstößt.Im Zellinneren ist dann, wie der Name andeutet, ein G-Protein angelagert. Das sind Moleküle, die in der Regel aus drei Untereinheiten bestehen, einer alpha-, beta- und gamma-Untereinheit.In der alpha-Untereinheit ist im inaktiven Zustand außerdem noch ein Guanindiphosphat Molekül gebunden.

Bindet nun der entsprechende Ligand an den Rezeptor, so vollzieht dieser eine Konformationsänderung. Das heißt, dass sich die räumliche Anordnung seiner Strukturelemente ändert.Dieses Konformtionsänderung im Rezeptor löst wiederum eine Konformationsänderung im G-Protein aus, wodurch die Tasche in der alpha-Untereinheit, in der GDP gebunden ist, ihre Form ändert. Dadurch kann das GDP diese Tasche verlassen und Guanintriphosphat (GTP) nun an der alpha-Untereinheit binden. Das G-Protein, oder besser gesagt, seine alpha-Untereinheit, ist so aktiviert wurden, was dazu führt, dass sich die alpha-Untereinheit von den beiden anderen trennt. Die alpha-Untereinheit kann nun seinerseits den Effektor aktivieren.

GTP unterscheidet sich von GDP durch eine zusätzliche Phosphatgruppe. Wird diese abgespalten, so wandelt dieses GTP in GDP um. Die aktivierte alpha-Untereinheit eines G-Proteins kann nun diese Abspaltung unterstützen. Dadurch wird die alpha-Untereinheit dann selber wieder inaktiviert und kann sich nun, im Komplex mit den beiden anderen Untereinheiten, wieder an einen Rezeptor anlagern.

An den aktivierten Rezeptor kann, nachdem ein G-Protein aktiviert, sich eine neues G-Protein anlagern. So werden von einen aktivierten Rezeptor eine Vielzahl an G-Proteinen und damit mittelbar an Effektoren, aktiviert werden. Das ursprüngliche Signal wird also verstärkt. Der Rezeptor kann nach einiger Zeit wieder inaktiviert, oder abgebaut, werden.

3 Kommentare

Eingeordnet unter Biologie allgemein

3 Antworten zu “Was sind G-Protein gekoppelte Rezeptoren?

  1. Wenn die Neurophysiologie Vorlesung das genauso kurz und prägnant erklärt hätte damals, ich hätte mir viel Zeit erspart ;)!

  2. Danke🙂

    Ich habe aber auch vieles vereinfacht.Was man in der Uni lernt ist dann ja auch etwas tiefgreifender.

    • Absolut – ich hätte es an meiner Uni gerne gesehen, dass zuerst das Große Ganze als Kontext vermittelt wird. Ich vereinfache auch, da ich vermeiden will, aufkeimendes Interesse in trockenen, schwer zu verstehenden Details zu ersticken. Das kann ja alles noch kommen ;)…

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