Oberflächenrezeptoren

Oberflächenrezeptoren sind Proteine, die in der Zellmembran sitzen und Signale aus der extrazellulären Umgebung in die Zelle übertragen. Sie binden spezifische Liganden wie Hormone, Neurotransmitter, Wachstumsfaktoren oder Pathogenmoleküle und lösen intrazelluläre Signalkaskaden aus. Dadurch steuern sie zentrale Prozesse wie Stoffwechsel, Zellteilung, Differenzierung, Immunantwort und neuronale Signalverarbeitung.

Zu den wichtigsten Klassen gehören G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), Rezeptortyrosinkinasen (RTKs), ligandengesteuerte Ionenkanäle sowie serin-/threonin- bzw. kinasesensitive Rezeptoren. GPCRs vermitteln Signale über heterotrimere G-Proteine und second messenger wie cAMP, IP3/DAG und Ca2+. RTKs dimerisieren und autophosphorylieren, wodurch Adapterproteine rekrutiert und Signalkaskaden wie MAPK aktiviert werden. Ligandengesteuerte Ionenkanäle ermöglichen schnelle Änderungen der Membranleitfähigkeit. Weitere Oberflächenrezeptoren umfassen Toll-like-Rezeptoren und andere Immunrezeptoren, Integrine und Wachstumsfaktor-Rezeptoren.

Strukturell besitzen Oberflächenrezeptoren typischerweise eine extrazelluläre Ligandenbindungsdomäne, eine oder mehrere Transmembrandomänen und eine cytoplasmatische Signaldomäne, die die Signale in die Zelle weiterleiten. Die Signalübertragung kann zur Aktivierung von Enzymen, Änderung von Transkriptionsprogrammen oder zur Öffnung von Ionenkanälen führen. Rezeptoren unterliegen oft Regulation durch Desensibilisierung, Endozytose und Recycling oder Abbau, wodurch Sensitivität und Verfügbarkeit angepasst werden.

Medizinisch bedeutsam sind Oberflächenrezeptoren als Zielstrukturen von Medikamenten; Fehlregulationen sind mit Krankheiten wie Krebs, Diabetes, Autoimmunerkrankungen oder neurologischen Störungen verbunden. Im Gegensatz dazu wirken intrazelluläre Rezeptoren, z. B. Steroidrezeptoren, direkt als Transkriptionsfaktoren.