G-proteinkoblede receptorer

G-proteinkoblede receptorer kan variere meget i funktion, men de har alligevel nogle egenskaber til fælles. Alle G-proteinkoblede receptorer består af de samme hovedelementer. Receptordelen består af et protein, der går gennem cellemembranen syv gange, mærket som syv såkaldte "transmembrane" domæner. På cellens ydre del af cellemembranen danner denne kæde et bindingssæde for signalstoffer.

På indersiden af cellen er dette protein knyttet til en gruppe andre proteiner, der kaldes G-proteiner. Der er flere typer G-proteiner. Disse er små, specialiserede proteiner med evne til at binde sig til og spalte guanosintrifosfat (GTP) om til guanosindifosfat (GDP). I denne spaltning frigøres energi.

Der er to hovedtyper af G-proteiner: trimere G-proteiner og monomere G-proteiner. Trimere G-proteiner består af tre forskellige underenheder, kaldet alfa- (α-), beta- (β-) og gamma- (γ-), og er involveret i signaltransduktionen fra G-proteinkoblede receptorer (GPCR'er). Når et signalstof binder sig til en G-proteinkoblet receptor medfører dette, at G-proteinet skifter GDP ud med GTP. Derved aktiveres G-proteinet, hvilket medfører videreførelse af signalet til næste led i kæden. Efter hydrolysering af det bundne GTP til GDP inaktiveres G-proteinet. G-proteinet virker dermed som en "bryder", der kan slås til og fra. På denne måde bidrager de trimere G-proteiner til at videreformidle og regulere overføringen af signaler fra omverdenen ind i cellen.

Modsat trimere G-proteiner består monomere G-proteiner af en enkelt underenhed, der omfatter proteiner som Ras, Rho og Rac. De kan ligesom trimere G-proteiner fungere som molekylære "kontakter", der kan aktivere eller inaktivere signalveje afhængigt af deres bindingsstatus med GTP eller GDP.

Hvis cellen ikke har modtaget noget signal, er receptoren i en hviletilstand. Her vil hele G-proteinkomplekset være koblet til receptoren. Når et signalstof binder til en G-proteinkoblet receptor, fører det først til en ændring af receptorens form, en såkaldt konformationsændring. Dette fører til, at G-proteinkomplekset også ændrer form (konformation). GDP-molekylet, der er bundet til Gα bliver byttet ud med et energirigt GTP-molekyle.

Gβ og Gγ vil så løsne sig fra Gα og bevæge sig frit langs cellemembranens inderside. Både Gα og Gβ/γ kan videreføre signalet i cellen. Dette gør de ved at påvirke andre proteiner i cellen. I de fleste tilfælde involverer dette, at G-proteinerne aktiverer enzymer, mærket som effektorproteiner, der producerer såkaldte sekundære budbringere.

Typiske sekundære budbringere, der produceres gennem G-proteinkoblet receptoraktivering er cyklisk AMP (cAMP), diacylglycerol (DAG) og inositol-1,4,5-trifosfat (IP3). cAMP bliver produceret ved at Gα aktiverer et enzym ved navn adenylcyklase. Dette enzym producerer cAMP fra ATP. I andre tilfælde vil Gα aktivere enzymet , der spalter fosfatidylinositol-4,5-bisfosfat (PIP2) om til IP3 og DAG. Fælles for begge signalprocesser er, at de sekundære budbringere forstærker signalet indad i cellen. Binding af et enkelt signalstof til den G-proteinkoblede receptor kan resultere i produktionen af over 1000 sekundære budbringere.

Så længe Gα er bundet til GTP vil komplekset af G-proteiner forblive aktivt. Så snart denne del af G-proteinet spalter GTP om til GDP, vil de forskellige dele af proteinet derimod igen samles og forme G-proteinet i sin helhed. G-proteinkomplekset vil så binde sig til receptoren igen og være klart til næste signal.

• signalformidling
• receptor
• G-proteiner