G-proteinkoblede reseptorer – Store medisinske leksikon

G-proteinkoblede reseptorer består av flere deler. Reseptoren er et protein som går gjennom cellemembranen syv ganger, og som har et bindingssete for signalstoff på utsiden av cellen. På innsiden av cellen er reseptoren bundet til et G-proteinkompleks, bestående av Gα, Gβ og Gγ. I hviletilstand vil Gα være bundet til GTP. Ved binding av signalstoff og aktivering av reseptoren, vil GDP byttes ut med GTP.

Struktur av G-proteinkoblet reseptor

Av Marit Rasmussen/BioRender.

Lisens: CC BY NC SA 3.0

G-proteinkoblede reseptorer er en type membranreseptorer som utgjør den største og mest varierte gruppen reseptorer. G-proteinkoblede reseptorer bidrar til å formidle signaler fra utsiden av cellen og inn til cellens indre, og dette resulterer i en biologisk respons avhengig av hvilket type signalstoff som binder reseptoren. Eksempler på signalstoffer som kan aktivere G-proteinkoblede reseptorer er hormoner, peptider, lipider, sukkermolekyler, men også lysenergi.

Faktaboks

Også kjent som: ofte forkortet GPCR, fra engelsk G-protein-coupled receptors

Mennesker har nesten 1000 forskjellige typer G-proteinkoblede reseptorer. Denne typen signalering er involvert i en rekke mekanismer, slik som hormon- og nervesignalering.

Om lag 35 prosent av alle godkjente legemidler fungerer ved å påvirke G-proteinkoblede reseptorer. Slike legemidler består ofte av små molekyler eller peptider, og fungerer ved å aktivere eller blokkere funksjonen til reseptoren.

Oppbygning

G-proteinkoblede reseptorer kan variere svært mye i funksjon, men de har likevel noen egenskaper til felles. Alle G-proteinkoblede reseptorer består av de samme hovedelementene. Reseptordelen består av et protein som går gjennom cellemembranen syv ganger, kjent som syv såkalte transmembrane domener. På utsiden av cellemembranen danner denne kjeden et bindingssete for signalstoff.

På innsiden av cellen er dette proteinet knyttet til en gruppe andre proteiner som kalles G-proteiner. Det finnes flere typer G-proteiner. Disse er små, spesialiserte proteiner med evnen til å binde til og spalte guanosintrifosfat (GTP) om til guanosindifosfat (GDP). I denne spaltingen frigjøres energi. G-proteiner forekommer ofte som en såkalt såkalt heterotrimer, som er et proteinkompleks bestående av tre forskjellige deler: G-alfa (Gα), G-beta (Gβ) og G-gamma (Gγ).

Aktivering

For noen signalstoffer vil binding til reseptoren føre til at Gα aktiverer enzymet adenylsyklase. Adenylsyklase vil i sin tur produsere syklisk AMP (cAMP) fra ATP. cAMP fungerer som en sekundær budbringer, og bidrar til å aktivere andre proteiner som til slutt fører til en biologisk effekt. Andre signalstoffer vil gjøre så Gα aktiverer enzymet fosfolipase C, som spalter fosfatidylinositol-4,5-bisfosfat til inositol-1,4,5-trifosfat (IP3) og diacylglyserol (DAG). Disse sekundære budbringerne vil aktivere proteiner og resultere i en annen biologisk effekt. Hvilke signalveier som aktiveres inne i cellen avhenger av typen G-proteinkoblet reseptor og typen signalstoff.

Ulike typer signalering gjennom G-proteinkoblet reseptor

Av Marit Rasmussen/BioRender.

Lisens: CC BY NC SA 3.0

Dersom cellen ikke har mottatt noe signal, er reseptoren i en hviletilstand. Da vil hele G-proteinetkomplekset være koblet til reseptoren. Når et signalstoff binder til en G-proteinkoblet reseptor, fører det først til en endring av formen til reseptoren, en såkalt konformasjonsendring. Dette fører i sin tur til at G-proteinkomplekset også endrer form (konformasjon). GDP-molekylet som er bundet til Gα blir byttet ut med et energirikt GTP-molekyl.

Gβ og Gγ vil så løsne fra Gα og bevege seg fritt bortover langs cellemembranens innside. Både Gα og Gβ/γ kan videreføre signalet innover i cellen. Dette gjør de ved å påvirke andre proteiner i cellen. I de fleste tilfeller involverer dette at G-proteinene aktiverer enzymer, kjent som effektorproteiner, som produserer såkalte sekundære budbringere.

Sekundære budbringere

Typiske sekundære budbringere som produseres gjennom G-proteinkoblet reseptoraktivering er syklisk AMP (cAMP), diacylglyserol (DAG) og inositol-1,4,5-trifosfat (IP3).

cAMP blir produsert ved at Gα aktiverer et enzym ved navn adenylsyklase. Dette enzymet produserer cAMP fra ATP. I andre tilfeller vil Gα aktivere enzymet fosfolipase C, som spalter fosfatidylinositol-4,5-bisfosfat (PIP2) om til IP3 og DAG. Felles for begge signalprosessene er at de sekundære budbringerne forsterker signalet innover i cellen. Binding av ett enkelt signalstoff til den G-proteinkoblede reseptoren kan resultere i produksjonen av over tusen sekundære budbringere.

Avslutning av signalet

Så lenge Gα er bundet til GTP vil komplekset av G-proteiner forbli aktivt. Straks denne delen av G-proteinet spalter GTP om til GDP, vil derimot de forskjellige delene av proteinet igjen samles og forme G-proteinet i sin helhet. G-proteinkomplekset vil så binde til reseptoren igjen, og være klart for neste signal.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

Fagansvarlig for Cellesignalering

Marit Rasmussen

Molekylærbiolog, Universitetet i Oslo