Hoe werken G-proteïne gekoppelde receptoren?

G-eiwit-gekoppelde receptoren (GPCR) zijn de meest diverse groep van membraanreceptoren in eukaryoten. De belangrijkste functie van GPCR's is het detecteren van lichtenergie of voedingsstoffen buiten de cel en het activeren van signaaltransductieroutes in de cel. Uiteindelijk triggeren GPCR's cellulaire reacties. De agonisten (chemicaliën die binden aan een receptor om een ​​cellulaire respons te produceren door de receptor te activeren) die aan de GPCR bindt, kunnen een hormoon, neurotransmitter of een externe prikkel zoals een geur of een feromoon zijn.. Na binding van een agonist, activeert de GPCR het geassocieerde G-proteïne voor de initiatie van een bepaald cellulair mechanisme.

Key Areas Covered

1. Wat is G Protein Coupled Receptor
     - Definitie, structuur, rol
2. Hoe werken G-proteïne gekoppelde receptoren?
     - Mechanisme van G Proteïne-activering

Belangrijkste termen: Effector-enzym, G-proteïne, GDP (Guanosine Diphosphate), G-proteïne-gekoppelde receptoren (GPCR's), GTP (Guanosine-trifosfaat), Tweede boodschappers

Wat is een G Protein Coupled Receptor

De G-proteïne-gekoppelde receptoren (GPCR's) zijn de grootste klasse van membraaneiwitten in eukaryoten, die de meeste fysiologische responsen van hormonen, neurotransmitters en omgevingsstimulantia mediëren. Ze zijn ook verantwoordelijk voor visie, reukvermogen en smaak. Een van de belangrijkste kenmerken van GPCR's is de aanwezigheid van zeven membraan-omringende a-helices die met elkaar zijn verbonden door alternatieve intracellulaire en extracellulaire lusgebieden. Een menselijke GPCR wordt getoond in Figuur 1.

Figuur 1: GPCR

De belangrijkste rol van een GPCR is om een ​​heterotrimere G-eiwitten te activeren bij de binding van een agonist aan de receptor.

Hoe werken G-proteïne gekoppelde receptoren?

GPCR's zijn een type receptoren op het celmembraan. Wanneer de agonist zich bindt aan de GPCR, vindt een reeks reacties plaats om een ​​cellulaire respons te activeren. De stappen die betrokken zijn bij het triggeren van een cellulaire respons door de activering van GPCR worden hieronder beschreven.

1. Wanneer de G-proteïne-gekoppelde receptor niet is gebonden aan een agonist, blijft deze inactief. Het G-proteïne blijft ook inactief op het celmembraan. De drie subeenheden van het G-eiwit zijn Gsα, Gβ en Gγ. De inactieve toestand van het G-eiwit bevat een gebonden GDP aan het Gsα-domein.
2. Na binding van een ligand / agonist zoals hormonen of neurotransmitters ondergaat de GPCR een conformationele verandering, waardoor zijn GEF-domein wordt geactiveerd. De verandering in de conformatie in de GPCR maakt de binding van G-eiwit aan het GEF-domein mogelijk. Het BBP van het G-eiwit wordt vervangen door een GTP door de werking van het GEF-domein, waardoor het G-eiwit wordt geactiveerd. Het GEF-domein activeert monomeer GTPase om GDP te vervangen door een GTP.
3. Na activatie dissocieert het Gsα-domein van het GPCR-G-eiwitcomplex en bindt het aan het effectorenzym op het celmembraan om het te activeren. Het geactiveerde effectorenzym kan adenylylcyclase, fosfolipase C, enz. Zijn. Het genereert tweede boodschappers zoals cAMP, inositol 1,4,5-trifosfaat, 1,2-diacylglycerol, enz. Deze tweede boodschappers activeren verschillende typen eiwitten in het cytosol. om een ​​bepaalde cellulaire respons te genereren. Tweede boodschappers zijn de initiërende componenten van de intracellulaire signaaltransductiecascades, die een bepaald cellulair mechanisme activeren.
4. De hydrolyse van GTP in GDP in het Gsα-domein dissocieert van het effectorenzym en deactiveert het enzym.

Het werkingsmechanisme van de GPCR wordt getoond in Figuur 2.

Figuur 2: GPCR-werkingsmechanisme

Conclusie

De G-eiwit-gekoppelde receptor is het meest voorkomende type receptoren op het celmembraan van eukaryoten. Het bemiddelt cellulaire functies bij de activering door de binding van agonisten zoals hormonen, neurotransmitters of externe stimuli. De activering van GPCR leidt tot de activatie van G-eiwit op het celmembraan. Het geactiveerde G-eiwit bindt aan een effectorenzym op het celmembraan om tweede boodschappers te genereren die cellulaire responsen in het cytosol induceren.

Referentie:

1. "GPCR." Nature News, Nature Publishing Group, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Beta-2-adrenergic-receptor" Door Opabinia regalis - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "G-proteïne" door Tpirojsi - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia