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Homone |
Autor: Hans Trachsel |
last update: 25. Januar 1999 |
Es gibt mehrere bekannte Signalübermittlungsketten. Am längsten und besten bekannt sind die Wege über die Aktivierung der Adenylatcyclase (Fig. 2) und die Hydrolyse von Phosphatidylinositol (Fig. 3). In beiden Fällen löst die Rezeptoraktivierung eine Vielzahl von zellulären Reaktionen aus, bis hin zur Veränderung der Transkription von Genen.
Fig. 2: Aktivierung der Adenylatcyclase
Das Hormon (H) bindet an den Rezeptor (R) auf der Aussenseite der Zellmembran (1). Dies verändert die Konformation des Rezeptors in der Art, dass er auf der Innenseite der Membran das Nukleotid-bindende Protein (G-Protein) anlagern (2) und das gebundene GDP gegen GTP austauschen kann (3,4). Das auf diese Art aktivierte G-Protein aktiviert seinerseits die Adenylatcyclase (Z) (5,6) und zwar so lange, bis GTP zu GDP + Phosphat hydrolysiert wird (7). Der ganze Zyklus stellt eine Signalamplifikation dar, weil ein Hormon-Rezeptor-Komplex mehrere G-Proteine aktivieren kann, welche wiederum je die Synthese von mehreren cAMP-Molekülen ermöglichen. cAMP aktiviert die Proteinkinase A (PKA), welche durch Phosphorylierung die Aktivitäten einer Vielzahl von Enzymen und Regulatorproteinen verändert.
Fig. 3: Hydrolyse von Phosphatidylinositol
Der Hormon-Rezeptorkomplex (1) bindet und aktiviert ein G-Protein (durch GDP-GTP-Austausch), welches seinerseits die Phospholipase C (PLC) (2) aktiviert (3). Phospholipase C spaltet das Membranlipid Phosphatidylinositol in Inositoltriphosphat und Diacylglycerol (4). Inositoltriphosphat stimuliert die Entlassung von Calciumionen aus dem endoplasmatischen Retikulum (5). Diese wiederum aktivieren Calcium-bindende Proteine (darunter Proteinkinasen) welche die Aktivitäten von Enzymen und Regulatorproteinen verändern. Diacylglycerol aktiviert die Proteinkinase C (PKC) (6) und dient ferner als Substrat für die Phospholipase A2, die Arachidonsäure aus Phospholipiden abspaltet (7). Arachidonsäure ist Ausgangssubstanz für die Synthese von Prostaglandinen. Die Aktivierung von PLC resultiert somit in der gleichzeitigen Bildung mehrerer Signalmoleküle (second messengers) in der Zielzelle.