GPCRgestützten

GPCRgestützten Ansätze bezeichnen in der Fachsprache solche Methoden, bei denen G protein-coupled receptors (GPCRs) zentrale Bausteine sind. GPCRs sind die größte Familie von Membranrezeptoren und vermitteln Signale von der Zelloberfläche in das Zellinnere. Typisch besitzen sie sieben Transmembrandomänen und aktivieren heterotrime G-Proteine, was eine Vielzahl von Signalkaskaden auslöst. Zusätzlich können GPCRs Beta-Arrestine rekrutieren und so alternative Signalkaskaden initiieren. Aufgrund ihrer zentralen Rolle in Physiologie und Krankheit gehören GPCRs zu den wichtigsten Zielstrukturen in der Medikamentenentwicklung.

GPCRgestützte Anwendungen finden sich in der Wirkstoffforschung, der Sensorik und der Strukturbiologie. In der Wirkstoffforschung dienen GPCRs sowohl als Zielstrukturen für Hochdurchsatz-Screenings als auch zur Untersuchung allosterischer Modulationen und biased signaling (funktional selektives Signaling). GPCR-basierte Biosensoren nutzen die Signalkaskaden der Rezeptoren, um Liganden, Zellzustände oder Umweltveränderungen zu detektieren. In der Strukturbiologie unterstützen GPCRs die Bestimmung ihrer Konformationszustände durch Kryo-Elektronenmikroskopie und Kryostallographie. Computational Modeling sowie systembiologische Ansätze helfen, Signalwege zu kartieren und Wirkstoffe zu optimieren.

Herausforderungen ergeben sich aus der Stabilität von GPCRs außerhalb der Membran, der Expression funktionaler Rezeptoren in geeigneten Systemen, der komplexen Signalvielfalt und möglichen Artefakten in Assays. Die Entwicklung von allosterischen Modulatoren und die Nutzung von biased agonism erfordern präzise Validierung und sorgfältige Interpretation.

Die Entwicklung GPCRgestützter Ansätze wird durch Fortschritte in Strukturaufklärung, Systembiologie und Hochdurchsatztechnologien vorangetrieben. Anwendungsfelder reichen von der Entdeckung neuer Therapeutika bis zu Biosensoren mit medizinischen oder industriellen Anwendungen.