Receptor
Die Steuerung und Kommunikation im Körper erfolgt hauptsächlich durch das zentrale Nervensystem, also Gehirn und Rückenmark. Diese senden und empfangen Signale über ein weit verzweigtes Netz aus Nervenzellen Neuronen. Das Neuron sendet ein Neurotransmitter an die Zelle, welcher von einen Rezeptor (spezielles Protein) der auf der Zellmembram sitzt empfangen wird.
Wie bei Enzymen, verändert sich auch bei Rezeptoren die räumliche Struktur, wenn ein passender Ligand (z. B. Wirkstoff, Neurotransmitter oder Hormon) an die Bindungsstelle des Rezeptors bindet induced fit. Das geschieht wegen den Intermolecular Bonds. Sie ziehen den Rezeptor zum Messenger.
Es gibt drei Arten von Rezeptoren:
- Ion channel Rezeptoren
- G-Protein-Coupled Rezeptoren
- Kinase-Linked Rezeptoren
Ligand-gated Ion channel receptors
Ionen kommen durch die dicke Zellmembram nicht durch deswegen gibt es ein spezielles Protein, welches als Ionenkanal genutzt wird. Ein Rezeptor öffnet und schließt diesen Ionenkanel wenn ein chemischer Botenstoff (Ligand) an den Rezeptor andockt.
Voltage-gated ion channels receptors
Spannungsgesteuerte Ionenkanäle öffnen sich nicht durch chemische Botenstoffe, sondern durch Veränderung der elektrischen Spannung an der Zellmembran. Spannung ist der Ladungsunterschied über der Zellmembran, verursacht durch die ungleiche Verteilung von Ionen. Wenn sich die Ladungsverteilung an der Membran verändert, erkennt der Kanal das und öffnet sich, um Ionen durchzulassen.
G-protein-coupled receptors
Ein G-Protein ist ein Signal-Protein, das an der Innenseite der Zellmembran sitzt. Es wird durch einen Rezeptor (GPCR) aktiviert und spielt eine zentrale Rolle bei der Signalweiterleitung innerhalb der Zelle. Sobald es aktiviert ist trennt sich ein Teil des G-Proteins ab und kann nun Enzyme aktivieren oder hemmen, Ionenkanäle öffnen oder schließen oder intrazelluläre Signalwege starten.
Kinase-linked receptors
Kinase-linked Rezeptoren aktivieren Enzyme direkt und benötigen somit kein G-Protein. Dieses Enzym verursacht eine phosphorylation Reaktion. Das nennt man dan Kinase Enzym und darum nennt man das Protein auch Tyrosine kinase Receptor.
Receptor as drug targets
spezielle Proteine auf Zelloberflächen, die chemische Signale (Botenstoffe) empfangen. Diese Botenstoffe (z. B. Neurotransmitter, Hormone) aktivieren den Rezeptor, was eine Signalweiterleitung in die Zelle auslöst sogenannte Signaltransduktion. Zu viele Botenstoffe kann zu Überstimulation (z. B. Angst, Herzrasen) führen. Zu wenige Botenstoffe kann zu Unterfunktion (z. B. Depression, Müdigkeit) führen. Man unterschied zwischen Agonist und Antagonist. Agonisten lösen eine Formänderung (induced fit) aus, die den Rezeptor aktiviert. Antagonisten passen zwar rein, aber verändern die Form nicht so, dass eine Aktivierung möglich ist wodurch der Rezeptor blockiert wird.
Antagonist
Geht hbonds in der Bindungstasche des Rezeptors ein löst aber kein induced fit aus. Dadurch wird dre Rezeptor nicht aktiviert aber die BIndungstasche ist trotzdem besetzt.
17β-Estradiol natürlicher Agonist
17β-Estradiol ist ein körpereigenes Hormon aus der Gruppe der Östrogene. Es beeinflusst viele biologische Prozesse wie Zellwachstum, Knochenentwicklung und den Menstruationszyklus. Damit Estradiol im Körper wirken kann, muss das Hormon an einen passenden Estrogenrezeptor binden und ihn aktivieren.
- Hydrophober Steroidkern Vier ringförmig verbundene Kohlenstoffringe Diese unpolare Struktur schmiegt sich perfekt in die hydrophobe Tasche des Rezeptors. Dort wirkt sie über Van-der-Waals-Kräfte und hydrophobe Wechselwirkungen.
- Hydroxylgruppen (–OH) Zwei –OH-Gruppen am Estradiol-Molekül übernehmen die Schlüsselrolle bei der Verankerung. Die eine bildet Wasserstoffbrücken mit dem Estrogenrezeptor. Diese haben Seitenketten (Glu353, Arg394, His524) mit funktionellen Gruppen, die mit Estradiol wechselwirken.
- Aromatischer Ring Die flache, aromatische Struktur am linken Ende des Moleküls passt genau in eine enge, plane Bindungstasche des Rezeptors. Diese Region akzeptiert nur Moleküle mit ganz bestimmten räumlichen Eigenschaften – hier entscheidet sich die Orientierung des gesamten Wirkstoffs.
Durch die Bindung von Estradiol an den Rezeptor geschieht ein Induced fit, welcher den Rezeptor aktiviert und eine Genexpression (Herstellung bestimmter Proteine) wird gestartet. Würde Estradiol sich nur in die Bindungstasche passen aber ohne induced fit dann wäre es ein Antagonist weil der Rezeptor nicht aktiviert wird, die Bindungstasche aber trotzdem belegt ist.
