Gproteingekoppelten

G-Proteingekoppelte Rezeptoren (GPCRs) sind eine der größten und vielseitigsten Rezeptorfamilien in eukaryotischen Zellen. Sie erkennen Signale wie Hormone, Neurotransmitter, Licht oder chemische Substanzen und übertragen diese Informationen in das Zellinnere über heterotrime G-Proteine. Die Aktivierung erfolgt gewöhnlich durch Ligandenbindung, die eine Konformationsänderung des Rezeptors und anschließende G-Protein-Aktivierung verursacht.

GPCRs besitzen typischerweise sieben transmembrane α-Helices, mit einem extrazellulären N-Terminus und einem intrazellulären C-Terminus. Die Ligandenbindungsstelle liegt meist in den transmembranen oder nahen extrazellulären Domänen. Intrazelluläre Schleifen koppeln den Rezeptor an die G-Proteine.

Bei Aktivierung tauscht die Gα-Untereinheit GDP gegen GTP, wodurch sich Gα und das Gβγ-Subkomplex trennen und unterschiedliche Zielproteine regulieren. Gs stimuliert Adenylylcyclase und erhöht cAMP; Gi hemmt sie; Gq aktiviert Phospholipase Cβ und erzeugt IP3/DAG sowie Calcium; G12/13 beeinflussen Rho-abhängige Wege. So steuern GPCRs Enzyme, Ionenkanäle und Transkriptionspfade.

Die Signalweitergabe wird durch Phosphorylierung der aktiven Rezeptoren durch GRKs und Bindung von Arrestinen reguliert. Arrestine blockieren weitere G-Protein-Kopplungen und vermitteln Endozytose, Recycling oder Abbau, wodurch die Antworten feinjustiert und vor Überstimulation geschützt werden.

GPCRs sind zentrale Ziele der Pharmakologie: Ein Großteil der zugelassenen Medikamente wirkt über GPCRs. Die Vielfalt der Liganden reicht von kleinen Molekülen bis zu Proteinen; neue Strukturanalysen (z. B. Cryo-EM) ermöglichen gezieltere, biased-agonistische Ansätze.

Vorkommen: GPCRs treten in allen Eukaryoten auf und sind besonders wichtig für Sinneswahrnehmung, Neurotransmission und Immun- sowie Stoffwechselprozesse.

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