GProteingekoppelte

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) sind eine große Familie von Membranrezeptoren, die Signale zwischen der Außenwelt und dem Zellinneren vermitteln. Sie befinden sich in der Zellmembran und weisen typischerweise sieben transmembrane α-Helfer auf, mit einem extrazellulären N-Terminus und einem intrazellulären C-Terminus. Liganden wie Neurotransmitter, Hormone oder Sinnesreize binden außerhalb der Zelle und führen zur Aktivierung des Rezeptors.

Die Signaltransduktion erfolgt über heterotrimere G-Proteine, bestehend aus Gα, Gβ und Gγ. Je nach Gα-Untereinheit aktivieren GPCRs verschiedene Effektoren: Gs stimuliert Adenylylcyclase und erhöht cAMP; Gi/o hemmt Adenylylcyclase; Gq/11 aktiviert Phospholipase Cβ, was zur Bildung von IP3 und DAG führt und Calcium aus dem Endoplasma freisetzt; G12/13 beeinflusst Rho-GTPasen. Zusätzlich können GPCRs über β-Arrestine Signale vermitteln, was zu einer Desensibilisierung und Endozytose des Rezeptors führt und teilweise alternative Signalwege (biased signaling) eröffnet.

GPCRs bilden die größte Familiengruppe von Rezeptoren in Menschen. Es gibt schätzungsweise rund 800 GPCR-Gene, von denen viele als Ziele in der Arzneimittelentwicklung dienen. GPCRs steuern eine breite Palette physiologischer Prozesse, darunter Sinneswahrnehmung (Geruch, Sehen), Neurotransmission und Hormonwirkung. Aufgrund ihrer zentralen Rolle in Gesundheit und Krankheit sind GPCRs zentrale Zielstrukturen in der Pharmazie: Viele gängige Arzneimittel wirken direkt über GPCR-Signale, etwa Adreno- oder Dopaminrezeptoren sowie Serotoninrezeptoren.