Signalkomplexe

Signalkomplexe sind räumlich und zeitlich definierte Assemblies von Proteinen, Lipiden und weiteren Molekülen, die Signale von Rezeptoren bis zu Effektorprozessen in der Zelle vermitteln. Durch ihre Organisation erhöhen sie die Übertragungseffizienz, erzeugen Spezifität, ermöglichen Ko- und Gegenregulation und modulieren die Dynamik von Antworten.

Bestandteile und Architektur: Typischerweise umfassen Signalkomplexe Membranrezeptoren oder zytosolische/Nukleus-Proteine, Kinase- und Phosphatase-Enzyme, Adapter- oder Scaffolding-Proteine sowie weitere Modulatoren und oft lipophile Komponenten zur Membranzugehörigkeit. Scaffold-Proteine bündeln Partner zu funktionsspezifischen Modulen und limitieren die Diffusion der Signale, was eine präzise Ortung und Synchronisation ermöglicht.

Funktionen: Sie integrieren multiple Eingänge, gewähren schnelle Reaktionszeiten und präzise räumliche Signalkontrolle. Durch räumliche Trennung werden Rückkopplungen und Cross-Talk gesteuert, während sekundäre Botenstoffe und zeitabhängige Modulation die Signaldynamik prägen.

Typen und Beispiele: In Membranen bilden GPCR- oder RTK-Wegführungen oft Signalkomplexe; MAPK-Kaskaden nutzen Scaffolds wie KSR; in Nervenzellen formen Signalkomplexe an Synapsen NMDA-Rezeptorkomplexe; AKAPs organisieren cAMP/PKA-Vorgänge. Die Dynamik entsteht durch Ligandenbindung, Post-Translational Modifications oder Umlagerung von Komponenten.

Methoden der Erforschung: Nachweis erfolgt via Ko-Immunpräzipitation, Nähe-Liga­tion (Proximity Ligation), FRET/BRET, Crosslinking-MS und superauflösende Mikroskopie.

Bedeutung: Fehlregulation von Signalkomplexen wird mit Krebs, Stoffwechsel- und Neurodegenerationskrankheiten assoziiert; therapeutische Ansätze zielen oft auf Störung oder Stabilisierung solcher Komplexe.

Siehe auch: Signaltransduktion, Scaffolding-Proteine, Protein-Protein-Interaktionen.