Rezeptoren: Klassifikation & Überblick

Rezeptoren

Rezeptoren sind Proteine Proteine Proteine und Peptide auf der Oberfläche oder innerhalb einer Zelle, an die als Liganden bezeichnete Signalmoleküle (z. B. Hormone Hormone Endokrines System: Überblick) binden und eine bestimmte Reaktion innerhalb der Zelle auslösen können. Oberflächenrezeptoren sind an die Zellmembran Zellmembran Die Zelle: Zellmembran gebunden, empfangen Signale aus ihrer Umgebung und übertragen diese Signale in die Zelle, oft über Second Messenger Second Messenger Second Messenger (z. B. cAMP) oder durch Phosphorylierungskaskaden. Die Oberflächenrezeptoren können in verschiedene Unterklassen unterteilt werden. Zu den drei wichtigsten Klassen gehören ligandengesteuerte Ionenkanalrezeptoren, Enzym-gekoppelte Rezeptoren (meist Rezeptor-Tyrosinkinasen) und G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs). Intrazelluläre Rezeptoren hingegen befinden sich im Zytoplasma oder Nukleus und fungieren häufig als Transkriptionsfaktoren, die direkt mit der DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA interagieren und die Genexpression beeinflussen.

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Inhalt

Überblick

Klassifikation: Oberflächenrezeptoren vs. intrazelluläre Rezeptoren

Ligandengesteuerte Ionenkanäle

Enzym-gekoppelte Rezeptoren

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren

Nukleäre Rezeptoren

Quellen

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Überblick

Definition

Rezeptoren sind Proteine Proteine Proteine und Peptide auf der Oberfläche oder innerhalb einer Zelle, an die als Liganden bezeichnete Signalmoleküle (z. B. Hormone Hormone Endokrines System: Überblick) binden und eine bestimmte Reaktion innerhalb der Zelle auslösen können.

Allgemeine Physiologie

Bindung des Liganden an den Rezeptor → Konformationsänderung des Rezeptorproteins
Herkunft der Liganden:
- Direkter Kontakt (über Gap Junctions)
- Endokrine und parakrine Signalübertragung (über Hormone Hormone Endokrines System: Überblick)
- Synaptische Signalübertragung (über Neurotransmitter)
Der Signaltransduktion innerhalb der Zelle ist in der Regel ein komplexer, mehrstufiger Prozess.
Wirkungen:
- Modulation der Genexpression (↑- oder ↓-Produktion spezifischer Proteine Proteine Proteine und Peptide)
- Öffnung/Schließen von Membrankanälen
- Freisetzung von Zellprodukten in die extrazelluläre Flüssigkeit Extrazelluläre Flüssigkeit Flüssigkeitsräume des Körpers oder den Blutkreislauf
- Muskelkontraktion

Klassifikation: Oberflächenrezeptoren vs. intrazelluläre Rezeptoren

Rezeptoren können in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: Oberflächenrezeptoren (Membranrezeptoren) und intrazelluläre Rezeptoren.

Oberflächenrezeptoren (Membranrezeptoren)

Innerhalb der Plasmamembran
Zusammengesetzt aus drei Domänen:
- Extrazelluläre Ligandenbindungsdomäne
- Hydrophobe Domäne innerhalb der Plasmamembran
- Intrazelluläre Domäne
Liganden, die an Membranrezeptoren binden, können die Membran meist selbst nicht passieren, da sie hydrophil und/oder groß sind.
Die intrazelluläre Domäne überträgt das Signal innerhalb der Zelle:
- Kovalente Modifikation anderer Moleküle:
  - Auslösung einer Phosphorylierungskaskade über eine Phosphorylierung
  - Phosphorylierungskaskaden: mehrstufige Sequenz, bei der eine Phosphatgruppe von einem Molekül zum Nächsten übertragen wird (katalysiert durch Kinasen)
- Synthese von Second Messengern:
  - Zyklisches AMP (cAMP)
  - Zyklisches GMP (cGMP)
  - Inositoltriphosphat (IP₃)
  - Diacylglycerin (DAG)
  - Ca²⁺-Ionen
Subtypen von Oberflächenrezeptoren:
- Ligandengesteuerte Ionenkanäle
- G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
- Enzym-gekoppelte Rezeptoren (häufigster Typ: Rezeptor-Tyrosinkinasen)

Three primary types of cell surface — Drei Haupttypen von Oberflächenrezeptoren (Membranrezeptoren): Ligandengesteuerte Ionenkanäle, Enzym-gekoppelte Rezeptoren und G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs)
Bild von Lecturio.

Intrazelluläre Rezeptoren

Innerhalb der Zelle:
- Im Zytoplasma
- Innerhalb des Zellkerns
Zusammengesetzt aus drei Domänen:
- Ligandenbindungsdomäne
- DNA-bindende Domäne
- Domäne, die mit anderen Transkriptionsfaktoren interagieren kann (z. B. Coaktivatoren, Repressoren)
Liganden von intrazellulären Rezeptoren sind meist kleine hydrophobe Moleküle, die durch die Zellmembran Zellmembran Die Zelle: Zellmembran diffundieren können.
Beispiele für intrazelluläre Rezeptoren:
- Steroidrezeptoren
- Vitamin-D-Rezeptor
- Guanylatcyclase (NO-Rezeptor, der als Enzym fungiert und cGMP synthetisiert)

**Tabelle: Rezeptortypen und Liganden**
	Rezeptortypen	Beispiel für Liganden
Intrazelluläre Rezeptoren	Nukleäre Rezeptoren	Steroidhormone (z. B. Glukokortikoide Glukokortikoide Glukokortikoide)
Oberflächenrezeptoren	G-Protein-gekoppelte Rezeptoren	Katecholamine
	Rezeptor-Tyrosinkinasen	Insulin Insulin Insulin
	Ligandengesteuerte Ionenkanäle	Acetylcholin

Ligandengesteuerte Ionenkanäle

Ligandengesteuerte Ionenkanäle sind eine Unterklasse der Oberflächenrezeptoren.

Struktur

Mehrere Transmembran-Untereinheiten, die einen zentralen ionenleitenden Kanal bilden
Extrazelluläre (oder intrazelluläre) Ligandenbindungsdomäne

Ligandengesteuerte (chemisch gesteuerte) Ionenkanäle — Ligandengesteuerte Ionenkanäle:
Die Abbildung zeigt die Bindung eines Liganden an einen ligandengesteuerten Ionenkanal (grüne Struktur). Die Bindung induziert eine Konformationsänderung im Kanal, sodass Ionen hindurchtreten können.
Bild von Lecturio.

Physiologie

Bindung des Liganden (z. B. Acetylcholin) an den Ionenkanal
Konformationsänderung → Öffnung des Kanals
Ionen diffundieren entlang ihres elektrochemischen Gradienten durch den Kanal (z. B. Na⁺, K⁺, Ca²⁺ und/oder Cl^–).
Funktionen:
- Übertragung von Nervensignalen
- Muskelkontraktion
- Hormonausschüttung
- T-Zellen-Aktivierung
Dissoziation des Liganden → Schließung des Kanals

Klinische Relevanz

Myasthenia gravis Myasthenia gravis Myasthenia gravis: eine neuromuskuläre Autoimmunerkrankung, die durch Muskelschwäche und -ermüdbarkeit gekennzeichnet ist. Ursache ist eine Dysfunktion oder Zerstörung von Acetylcholin-Rezeptoren an der motorischen Endplatte (ligandengesteuerte Ionenkanäle). Nach Bindung von Acetylcholin öffnen sich die Kanäle und ermöglichen einen Einstrom von Na⁺ in die Zelle, was zu einer Depolarisation führt. Folge ist eine Muskelkontraktion. Ohne funktionale Acetylcholin-Rezeptoren ist die Muskelkontraktion gestört. Myasthenia gravis Myasthenia gravis Myasthenia gravis manifestiert sich mit Müdigkeit, Ptosis, Dysphagie Dysphagie Dysphagie, Atembeschwerden und fortschreitender Schwäche der Muskulatur in den Extremitäten, die zu Bewegungsschwierigkeiten führt.

Enzym-gekoppelte Rezeptoren

Überblick

Rezeptoren mit enzymatischer Aktivität nach Aktivierung durch ihren Liganden
Häufig Kinasen: Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme, die die Übertragung einer Phosphatgruppe von einem Molekül auf ein anderes katalysieren
- Rezeptor-Tyrosinkinasen (RTKs):
  - Häufigster Typ
  - > 90 RTK-Gene
- Serin Serin Synthese nicht-essenzieller Aminosäuren/Threonin-Kinasen
Rezeptor-assoziierte Kinasen: Rezeptoren besitzen selbst keine intrinsische Kinaseaktivität, binden aber nach der Aktivierung an Kinasen.
RTKs sind an einer Reihe von bedeutenden zellulären Prozessen beteiligt:
- Zellzyklus Zellzyklus Zellzyklus
- Zellwachstum und -proliferation
- Zellmigration
- Zellstoffwechsel

Struktur

Extrazelluläre Ligandenbindungsdomäne
Intrazelluläre Domäne mit Tyrosinkinaseaktivität
Transmembranhelix, die extrazelluläre und intrazelluläre Komponenten verbindet

Three part structure of the RTKs — Struktur der Rezeptor-Tyrosinkinasen (RTKs) mit drei Domänen. Liganden binden an die extrazelluläre Ligandenbindungsdomäne.
Bild von Lecturio.

Signalweg

Bindung des Liganden an die einzelnen RTK-Rezeptoren:
- Dimerisierung zweier benachbarter RTKs
- Autophosphorylierung:
  - Gegenseitige Phoyphorylierung der Dimere
  - Ein RTK-Monomer überträgt eine Phosphatgruppe von einem ATP auf das andere RTK-Monomer (Tyrosin wird zu Phosphotyrosin).
Phosphotyrosine fungieren als Bindungsstelle für andere Proteine Proteine Proteine und Peptide, die an der Signaltransduktionskaskade beteiligt sind.
Die zelluläre Antwort der RTK-Aktivierung ist abhängig von den nachgeschalteten Proteinen, die in der Signalkaskade folgen.
Vorteil einer Kinasekaskade ist die Möglichkeit der Verstärkung von Signalwirkungen innerhalb der Zelle.
Fehlfunktionen dieser Kaskade stehen mit Krebs in Verbindung, da die Regulation allgemeiner Zellfunktionen gestört wird.

Rezeptor-Tyrosin-Kinase-Funktion — Rezeptor-Tyrosinkinase-Funktion:
Bindet ein Ligand an die extrazelluläre Domäne der RTK, dimerisieren zwei RTKs. Nach der Dimerisierung überträgt jede RTK eine Phosphatgruppe von ATP auf die andere RTK. Dieser Prozess wird als Autophosphorylierung bezeichnet. Nach der Autophosphorylierung fungieren die Phosphotyrosine als Bindungs- und Aktivierungsstellen für weitere Proteine, in der Regel für Enzyme. Die Art der zellulären Antwort hängt davon ab, welche Proteine in der Signalkaskade folgen. Tyr: Tyrosin; P: Phosphat.
Bild von Lecturio.

Beispiele für RTKs

Insulinrezeptoren:

Reife Insulinrezeptoren (RTKs) liegen als inaktive Dimere vor, die aus zwei α- und zwei β-Untereinheiten bestehen. Die Untereinheiten sind über Disulfidbrücken miteinander verbunden:
- α-Untereinheiten: extrazelluläre Domänen mit Ligandenbindungsstelle
- β-Untereinheiten: Transmembrandomänen und intrazelluläre Tyrosinkinase-Domänen
Bindung von Insulin Insulin Insulin an die α-Domänen → Autophosphorylierung
Signalweg:
- Insulin-Rezeptor-Substrat 1 (IRS-1) bindet an die Phosphotyrosine →
- Aktivierung der Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI3K) →
- Phosphorylierung von PIP₂ zu PIP₃ →
- PIP₃ aktiviert die PDK1 (Phosphoinositid-abhängige Kinase 1), die wiederum die Proteinkinase B (AKT) aktiviert →
- Translokation von GLUT4 (Proteinkanal für die Glukoseaufnahme in die Zelle) zur Plasmamembran →
- ↑ Glukose kann in die Zelle eindringen
Ein weiterer Insulin-Signalweg führt zu einer erhöhten Transkription und Translation der Glykogensynthase → ↑ Umwandlung von Glukose in Glykogen innerhalb der Zelle

Der Insulinrezeptor, ein RTK:
Die Bindung von Insulin löst über das Insulin-Rezeptor-Substrat (IRS) eine Phosphorylierungskaskade aus, die schließlich zur Aktivierung der Glykogensynthase führt. Diese wandelt die zusätzliche Glukose in Glykogen um.
Bild von Lecturio.

Epidermale Wachstumsfaktorrezeptoren (Englisches Akronym: EGFRs) und der RAS-Signalweg:

Bindung des epidermalen Wachstumsfaktors (Englisches Akronym: EGF) an EGFR → Dimerisierung und Autophosphorylierung
Zusammenbau eines Signalkomplexes aus Proteinen an den Phosphotyrosinen
Übertragung eine Phosphatgruppe von GTP auf RAS-GDP → Bildung von RAS-GTP (aktive Form von RAS)
RAS-Signalweg:
- RAS-GTP → Aktivierung der RAF-Kinase → Aktivierung der MEK-Kinase → Aktivierung der MAP-Kinase (MAPK)
- MAPK aktiviert MNK und RSK, die spezifische, für die Zellteilung erforderliche, Transkriptionsfaktoren phosphorylieren.
RAS hat eine GTPase-Aktivität:
- Abspaltung einer Phosphatgruppe → RAS-GTP inaktiviert sich selbst wieder zu RAS-GDP

Epidermal growth factor binds to EGF receptor EGFR — Die Bindung des epidermalen Wachstumsfaktors (EGF) an den EGFR induziert die Phosphorylierung von RAS.
Bild von Lecturio.

Phosphorylated RAS activates a signaling cascade — Die Bindung des epidermalen Wachstumsfaktors (EGF) an den EGFR induziert die Phosphorylierung von RAS.
Bild von Lecturio.

Klinische Relevanz

Anomalien in RTKs sind Ursache einer Reihe verschiedener angeborener Fehlbildungssyndrome und Krebsarten. Dabei handelt es sich insbesondere um Gain-of-Function-Mutationen, die zu einer übermäßigen Zellproliferation führen.

Chronische myeloische Leukämie (CML): eine maligne Proliferation der granulozytären Zelllinie aufgrund einer reziproken Translokation (9;22)(q34;q11). Das Chromosom Chromosom Grundbegriffe der Genetik enthält ein BCR-ABL1-Fusionsgen (aus ABL1 auf Chromosom Chromosom Grundbegriffe der Genetik 9 und BCR auf Chromosom Chromosom Grundbegriffe der Genetik 22), das konstitutiv aktive Tyrosinkinasen produziert. Daraus folgt eine unkontrollierte, granulozytäre Zellproliferation. Die Erkrankung kann asymptomatisch sein. Betroffene können aber auch unter unspezifischen Allgemeinsymptomen, Schmerzen im Bereich des Sternums und einer Splenomegalie Splenomegalie Splenomegalie leiden.
Achondroplasie: eine autosomal-dominant vererbte Knochendysplasie aufgrund von Gain-of-Function-Mutationen im Fibroblasten-Wachstumsfaktor-Rezeptor-3-Gen (FGFR3-Gen), das für eine RTK kodiert. Als Folge wird der FGFR3-Rezeptor permanent aktiviert, was die Proliferation von Chondrozyten Chondrozyten Knorpelgewebe hemmt und zu einer gestörten Knochenbildung und Skelettanomalien führt.

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren

Überblick

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (Englisches Akronym: GPCRs) sind Transmembranproteine, die auf ihrer extrazellulären Seite Hormonliganden binden. Die Ligandenbindung induziert eine Konformationsänderung der intrazellulären Domäne, sodass ein assoziiertes G-Protein aktiviert wird, das dann über Second Messenger Second Messenger Second Messenger eine Signalkaskade auslöst.

Größte Rezeptorfamilie mit über 800 identifizierten GPCR-Genen
An vielen metabolischen und strukturellen Veränderungen innerhalb der Zelle beteiligt
Beispiele:
- β-adrenerge Rezeptoren
- Geruchsrezeptoren

Struktur

Extrazelluläre Domäne mit Ligandenbindungsstelle
Transmembrandomäne:
- Verankerung des Rezeptors in der Plasmamembran
- Häufig sieben α-Helices (7-Transmembranhelix-Rezeptoren (7-TM-Rezeptoren))
Intrazelluläre Domäne mit gebundenem G-Protein
G-Proteine:
- Proteine Proteine Proteine und Peptide, die an Guaninnukleotide binden (GTP und GDP)
- Drei Untereinheiten: α, β und γ
- α-Untereinheit:
  - Bindung der Guaninnukleotide: GTP (aktiver Zustand) und GDP (inaktiver Zustand)
  - Hydrolyse von GTP zu GDP → nach Aktivierung durch GTP inaktiviert sich die α-Untereinheit schließlich selbst durch hydrolytische Umwandlung von GTP in GDP
- β und γ: Unterstützung der Bindung des α‒GDP mit dem GPCR

Diagramm, das einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor (GPCR) zeigt, der an ein G-Protein gebunden ist — G-Protein-gekoppelter Rezeptor (GPCR):
Die G-Proteine bestehen aus drei Untereinheiten: α (in seiner inaktiven Form an GDP und in seiner aktiven Form an GTP gebunden), β und γ (unterstützen die Assoziation mit dem GPCR).
Bild von Lecturio.

Aktivierungsweg

Bindung des Liganden an die Bindungsstelle der extrazellulären Domäne des Rezeptors → Konformationsänderung im GPCR
Phosphorylierung des an die α-Untereinheit gebundenen GDP → α‒GTP (aktiviertes G-Protein)
α‒GTP trennt sich von der β- und γ-Untereinheit → Phosphorylierung des nächsten Proteins der Signalkaskade (Effektorprotein)
Effektorproteine:
- Häufig membrangebundene Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme
- Die Phosphorylierung kann aktivierend oder inaktivierend wirken.
- Synthese von Second Messengern

Activation pathway for G protein coupled receptors — Aktivierungsweg G-Protein-gekoppelter Rezeptoren: Ein Ligand bindet an den GPCR und induziert intern eine Konformationsänderung. Diese Konformationsänderung bewirkt, dass die α-Untereinheit des G-Proteins ein GDP gegen ein GTP austauscht. Dadurch wird das G-Protein aktiviert. Die GTP-gebundene α-Untereinheit trennt sich von den β- und γ-Untereinheiten und aktiviert ein Effektorenzym (über Phosphorylierung vom GTP). Das Effektorenzym aktiviert anschließend einen Second Messenger (hier cAMP), der das Signal innerhalb der Zelle weiterleitet.
Bild von Lecturio.

Adenylatzyklase (AC) und das cAMP-Second-Messenger-System

Die Adenylatcyclase bzw. Adenylylcyclase (AC) ist ein verbreitetes GPCR-Effektorprotein. Das aktivierte G-Protein phosphoryliert und aktiviert die AC. Die AC wandelt ATP in cAMP um. cAMP ist ein wichtiger Second Messenger Second Messenger Second Messenger.

Beispiel 1: Glucagon-Signalweg

Bindung von Glucagon an den GPCR → Konformationsänderung
Die zytosolisch gebundene α-Untereinheit des G-Proteins tauscht GDP gegen GTP aus und trennt sich von den β- und γ-Untereinheiten.
α‒GTP (aktive Form) phosphoryliert und aktiviert die AC.
AC synthetisiert cAMP aus ATP.
cAMP phosphoryliert die regulatorischen Untereinheiten der Proteinkinase A (PKA) → Ablösung der regulatorischen Untereinheiten von den katalytischen Untereinheiten (Aktivierung der PKA)
Wirkung der PKA:
- Inaktivierung der Glykogensynthase → Hemmung der Glykogensynthese
- Aktivierung der Phosphorylase-Kinase (PK) → Aktivierung der Glykogen-Phosphorylase durch die PK → Stimulation des Glykogenabbaus
Zusammenfassung: Glucagon stimuliert den Glykogenabbau zu Glukose und hemmt gleichzeitig die Glykogensynthese.

G-Protein-gekoppelter Rezeptor (GPCR) gekoppelt an die Adenylatcyclase (AC):
Aktive Enzyme sind in Grün dargestellt, inaktive Enzyme sind in Rot abgebildet. AC wandelt ATP in cAMP um, das wiederum die Proteinkinase A (PKA) aktiviert. PKA phosphoryliert und inaktiviert sowohl die Glykogen-Synthase (GS), als auch die Phosphorylase-Kinase (PK), die dadurch aktiviert wird. Die PK aktiviert die Glykogenphosphorylase, die den Glykogenabbau zu Glukose stimuliert.
GTP: Guanosintriphosphat
GDP: Guanosindiphosphat
ATP: Adenosintriphosphat
cAMP: zyklisches Adenosinmonophosphat
Bild von Lecturio

Beispiel 2: Adrenalin-Signalwege (unterschiedliche Wirkung je nach in der Zielzelle vorhandener Proteine Proteine Proteine und Peptide)

Skelettmuskulatur Skelettmuskulatur Muskelphysiologie der Skelettmuskulatur: Bindung von Adrenalin an einen GPCR → Aktivierung der AC → ↑ Glykogenabbau zu Glukose
Herzmuskel Herzmuskel Anatomie des Herzens: cAMP-Synthese durch die AC führt zu einer erhöhten Kontraktionsstärke
Darm: Bindung von Adrenalin an einen GPCR → Hemmung der AC → Entspannung der Darmmuskulatur und Verlangsamung der Verdauung Verdauung Digestion und Resorption

2 different G proteins activating the same internal signal transduction pathway — Zwei verschiedene G-Proteine können denselben intrazellulären Signalübertragungsweg aktivieren: Sowohl Adrenalin als auch Glucagon stimulieren den Glykogenabbau in Glukose.
Bild von Lecturio.

Phospholipase C (Effektorprotein) und die sekundären Botenstoffe IP3 und DAG

Ligandenbindung an den GPCR → Konformationsänderung
Die α-Untereinheit des G-Proteins tauscht GDP gegen GTP aus und trennt sich von den β- und γ-Untereinheiten.
α‒GTP (aktiv) phosphoryliert und aktiviert die Phospholipase C (PLC).
PLC spaltet PIP₂ in IP₃ und DAG.
Bindung von IP₃ an einen ligandengesteuerten Ionenkanal am endoplasmatischen Retikulum → Freisetzung von Ca²⁺ ins Zytosol Zytosol Die Zelle: Zytosol und Zytoskelett
Wirkung von Ca²⁺:
- Zelluläre Antwort
- Ca²⁺-abhängige Aktivierung der Proteinkinase C (PKC) durch DAG → Phosphorylierung weiterer Proteine Proteine Proteine und Peptide
Beispiel:
- Bindung von Acetylcholin (ACh) an einen muskarinischen GPCR in Belegzellen des Magens → Aktivierung der PLC → Synthese von IP₃ und DAG → Ca²⁺ aus dem ER und DAG aktivieren die H⁺/K⁺-ATPase, die H ⁺ Ionen in das Magenlumen transportiert

GPCR activiert Phospholipase C — GPCR aktiviert Phospholipase C, die PIP2 (Phosphatidylinositol-4,5-Bisphosphat) in IP3 und DAG umwandelt. IP3 bindet an einen ligandengesteuerten Ionenkanal am endoplasmatischen Retikulum. Durch Öffnung des Kanals wird Calcium in das Zytoplasma freigesetzt. Das induziert eine zelluläre Reaktion (z. B. Hormonfreisetzung aus endokrinen Zellen).
Bild von Lecturio.

Klinische Relevanz

Über 30 verschiedene menschliche Erkrankungen sind auf Mutationen in GPCRs zurückzuführen. Diese Mutationen können aktivierend oder inaktivierend wirken. Ein Beispiel ist der Diabetes Diabetes Diabetes Mellitus insipidus renalis.

Diabetes Diabetes Diabetes Mellitus insipidus renalis: eine durch Mutationen des V2-Rezeptors verursachte Erkrankung, die zu einer ADH-Resistenz (antidiuretisches Hormon) führt. Der V2-Rezeptor ist ein GPCR, über den normalerweise der Einbau von Aquaporinen in die Membranen von renalen Sammelrohrzellen vermittelt und dadurch die Wasserresorption ermöglicht wird. Aufgrund der Mutation des GPCR wird das ADH-Signal ineffektiv innerhalb der Zelle übertragen. Die unzureichende Wirkung von ADH resultiert in einer Asthenurie.

Nukleäre Rezeptoren

Überblick

Subtyp der intrazellulären Rezeptors
Wirkung als Liganden-abhängige Transkriptionsfaktoren, die die Genexpression modulieren
Obwohl sie als nukleäre Rezeptoren bezeichnet werden, sind sie häufig im Zytoplasma lokalisiert und wandern nach Ligandenbindung in den Zellkern.

Struktur

C-terminale Ligandenbindungsregion
DNA-Bindungsdomäne (DBD), die an Hormone Hormone Endokrines System: Überblick Responsive Elements (HREs) auf der DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA bindet
Regionen, die mit anderen Transkriptionsfaktoren interagieren

Aktivierungsweg

Bindung des Liganden an den intrazellulären Rezeptor (normalerweise im Zytoplasma)
Ligand-Rezeptor-Komplex wird in den Zellkern transportiert (sofern nicht bereits dort lokalisiert) und bindet an Hormone Hormone Endokrines System: Überblick Responsive Elements (HREs) der DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA.
Interaktion mit anderen Transkriptionsfaktoren → Modulation der Genexpression (Wirkung als Enhancer oder Repressor)

Klinische Relevanz

Androgeninsensitivitätssyndrom (AIS): eine X-chromosomal rezessive Erkrankung, bei der eine genetische Mutation die Funktion von Androgenrezeptoren beeinflusst und zu Testosteronresistenz führt. Die Androgenrezeptoren sind nukleäre Rezeptoren, die im Zytoplasma lokalisiert sind, nach Bindung an Androgene Androgene Androgene und Antiandrogene in den Zellkern wandern und die Transkription von Synthese von Proteinen mit androgenen Wirkungen erhöhen. Betroffene Personen haben einen 46,XY-Karyotyp und Hodenhochstand, bei gleichzeitiger Ausprägung weiblicher Genitalien und Brustentwicklung (aufgrund der peripheren Umwandlung des überschüssigen Testosterons in Östrogen).

Quellen

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O’Shea, JJ, et al. (2015). The Jak-STAT pathway: Impact on human disease and therapeutic intervention. Annual Review of Medicine. Abgerufen am 26. Oktober 2021 von https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5634336/
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McDonell, LM, Kernohan, KD, Boycott, KM und Sawyer, SL (2015). Receptor tyrosine kinase mutations in developmental syndromes and cancer: Two sides of the same coin. Human Molecular Genetics, 24(R1), R60–R66. https://doi.org/10.1093/hmg/ddv254