Direkt zum Inhalt

Lexikon der Neurowissenschaft: G-Proteine

G-Proteine, GTP-bindende Proteine, E G proteins, Superfamilie von Proteinen, die GTP (Guanosintriphosphat) binden und zu GDP und Pi hydrolysieren können. Dadurch wird ein "Ein-Aus-Schaltungs"-Mechanismus in Gang gesetzt. Zu ihnen gehören u.a. Ras und die mit Membranen assoziierten heterotrimeren G-Proteine, die die Signaltransduktion von Rezeptoren (außer von Rezeptoren mit intrinsischer Enzymaktivität oder mit einer Funktion als Ionenkanal) für extrazelluläre Reize vermitteln. Diese heterotrimeren G-Proteine bestehen aus je einer α-, β- und γ-Untereinheit; jede Untereinheit liegt in verschiedenen Isoformen vor. Sie werden nach den α-Untereinheiten unterschieden, während die β- und γ-Untereinheiten als austauschbar gelten. Die α-Untereinheiten, die eine GTPase-Aktivität für die Hydrolyse von gebundenem GTP (Guanosintriphosphat) besitzen, können die Adenylatcyclase aktivieren (Gs) oder inhibieren (Gi, Gαz), Ionenkanäle öffnen oder schließen (Gαo, Gαi), die Phospholipase C aktivieren (Gαi, Gαq), Phospholipase A2 modulieren (Gαi, Gαo) oder Phosphodiesterase aktivieren (Gαt, Gαgust) ( siehe Zusatzinfo ). – Nach Bindung des Liganden an den G-Protein-gekoppelten Rezeptor verdrängt GTP das GDP von der α-Untereinheit, die daraufhin vom Rezeptor-G-Protein-Komplex wegdissoziiert und Isoform-spezifisch seine Substrate aktiviert bzw. inhibiert. Nach Wegdissoziierung des Liganden vom Rezeptor wird durch die GTPase-Aktivität der α-Untereinheit GTP in GDP hydrolysiert und der trimere G-Proteinkomplex wiederhergestellt. Möglicherweise kann auch die β-Untereinheit wegdissoziieren und zur Signaltransduktion beitragen. G-Proteine können nach Stimulation von Neurotransmitter-Rezeptoren (D2-, 5-HT1A-, GABAB- oder muscarinerge Rezeptoren) direkt Ionenkanäle öffnen (Kaliumkanäle) oder schließen (spannungsabhängige Calciumkanäle). Durch Hemmung oder Stimulation der Adenylatcyclase werden die cAMP-abhängigen Prozesse kontrolliert. Gαt und Gαgust sind Mitglieder der Transducin-Familie der G-Proteine und realisieren die Signaltransduktion in den Photorezeptoren bzw. im Geschmacksepithel (Gustducin) durch die Aktivierung spezifischer Phosphodiesterasen. Neuropharmaka und Drogen können die Expression von G-Proteinuntereinheiten und damit neuronale Funktionen verändern. Ging man bislang davon aus, daß G-Proteine ausschließlich in der Plasmamembran vorkommen, weiß man seit einiger Zeit, daß es sie auch in sekretorischen Vesikeln innerhalb der Zelle gibt. Dort beeinflussen sie offenbar die Aufnahme von Hormonen und Neurotransmittern.

G-Proteine

Gs und Gi sind auch Angriffspunkte von Bakterientoxinen. So wirkt Choleratoxin durch ADP-Ribosylierung von GS inhibierend auf die GTPase-Aktivität, während Pertussistoxin vorwiegend durch ADP-Ribosylierung von Gi die Interaktion von G-Protein und Rezeptor stört, was beides zu einer Überfunktion der Adenylatcyclase führt.

Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
Redaktion

Dr. Hartwig Hanser, Waldkirch (Projektleitung)
Christine Scholtyssek (Assistenz)

Fachberater

Prof. Albert Ludolph, Ulm
Prof. Lothar Pickenhain, Leipzig
Prof. Heinrich Reichert, Basel
Prof. Manfred Spitzer, Ulm

Autoren

Aertsen, Prof., Ad, Freiburg
Aguzzi, Prof., Adriano, Zürich
Baier, Dr., Harmut, Ulm
Bartels, Prof., Mathias, Tübingen
Becker, Dr., Andreas, Marburg
Born, Prof., Jan, Lübeck
Brecht, Dr., Stephan, Kiel
Breer, Prof., Heinz, Stuttgart
Carenini, Dr., Stefano, Würzburg
Cruse, Prof., Holk, Bielefeld
Culmsee, Dr., Carsten, Marburg
Denzer, Dr., Alain, Waldenburg
Egert, Dr., Ulrich, Freiburg
Ehrenstein, Dr., Walter, Dortmund
Eurich, Dr., Christian , Bremen
Eysel, Prof., Ulf, Bochum
Fischbach, Prof., Karl-Friedrich, Freiburg
Frey, Dunja, Basel
Fuhr, Dr., Peter, Basel
Greenlee, Prof., Marc, Oldenburg
Hartmann, Beate, Basel
Heck, Dr., Detlef, Freiburg
Heller, Prof., Kurt, München
Henkel , Dr., Rolf , Bremen
Herdegen, Prof., Thomas, Kiel
Herrmann, Dr., Gudrun, Bern
Hilbig, Dr., Heidegard, Leipzig
Hirth, Dr., Frank, Basel
Huber, Dr., Gerhard, Zürich
Hund, Martin, Basel
Illing, Dr., Robert Benjamin, Freiburg
Käch, Dr., Stefanie, Basel
Kästler, Dr., Hans, Ulm
Kaiser, Dr., Reinhard, Freiburg
Kaluza, Jan, Stuttgart
Kapfhammer, Dr., Josef P., Freiburg
Kestler, Dr., Hans, Ulm
Kittmann, Dr., Rolf, Freiburg
Klix, Prof., Friedhart , Berlin
Klonk, Dr., Sabine, Stuttgart
Klumpp, Prof., Susanne, Marburg
Kössl, Dr., Manfred, München
Köster, Dr., Bernd, Freiburg
Kraetschmar, Dr., Gerhard, Ulm
Krieglstein, Prof., Josef, Marburg
Krieglstein, Prof., Kerstin, Homburg
Kuschinsky, Prof., Wolfgang, Heidelberg
Lahrtz, Stephanie, Hamburg
Landgraf, Dr., Uta, Stegen
Laux, Thorsten, Basel
Lindemann, Prof., Bernd, Homburg
Löffler, Dr., Sabine, Leipzig
Ludolph, Prof., Albert, Ulm
Malessa, Dr., Rolf, Weimar
Marksitzer, Dr., Rene, Luzern
Martin, Dr., Peter, Kehl-Kork
Martini, Prof., Rudolf, Würzburg
Medicus, Dr., Gerhard, Thaur
Mehraein, Dr., Susan, Freiburg
Meier, Dr., Kirstin, Freiburg
Mendelowitsch, Dr., Aminadav, Basel
Mergner, Prof., Thomas, Freiburg
Metzinger, Dr., Thomas, Frankfurt am Main
Mielke, Dr., Kirsten, Kiel
Misgeld, Prof., Ulrich, Heidelberg
Moll, Joachim, Basel
Münte, Prof., Thomas, Magdeburg
Neumann, Dr., Harald, Planegg-Martinsried
Nitsch, Prof., Cordula, Basel
Oehler, Prof., Jochen, Dresden
Otten, Prof., Uwe, Basel
Palm, Prof., Günther, Ulm
Pawelzik, Prof., Klaus, Bremen
Pickenhain, Prof., Lothar, Leipzig
Ravati, Alexander, Marburg
Reichel, Dr., Dirk, Lübeck
Reichert, Prof., Heinrich, Basel
Reinhard, Dr., Eva, Bern
Rieckmann, Dr., Peter, Würzburg
Riemann, Prof., Dieter, Freiburg
Ritter, Prof., Helge, Bielefeld
Roth, Prof., Gerhard , Bremen
Roth, Lukas W.A., Bern
Rotter, Dr., Stefan, Freiburg
Rubin, Dr., Beatrix, Basel
Ruth, Dr., Peter, Giessen
Schaller, Dr., Bernhard, Basel
Schedlowski, Prof., Manfred, Essen
Schneider, Dr., Werner X., München
Scholtyssek, Christine, Umkirch
Schwegler, Prof., Helmut , Bremen
Schwenker, Dr., Friedhelm, Ulm
Singer, Prof., Wolf, Frankfurt am Main
Spiegel, Dr., Roland, Zürich
Spitzer, Prof., Manfred, Ulm
Steck, Prof., Andreas, Basel
Steinlechner, Prof., Stephan, Hannover
Stephan, Dr., Achim, Rüsselsheim
Stoeckli, Dr., Esther, Basel
Stürzel, Frank, Freiburg
Swandulla, Prof., Dieter, Erlangen
Tolnay, Dr., Markus, Basel
Unsicker, Prof., Klaus, Heidelberg
Vaas, Rüdiger, Bietigheim-Bissingen
van Velthoven-Wurster, Dr., Vera, Freiburg
Walter, Dr., Henrik, Ulm
Wicht, Dr., Helmut, Frankfurt
Wolf, Prof., Gerald, Magdeburg
Wullimann, Prof., Mario, Bremen
Zeilhofer, Dr., Hans-Ulrich, Erlangen
Zimmermann, Prof., Manfred, Heidelberg

Partnerinhalte

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.