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Second Messenger


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Second messenger sind Bindeglieder im Signalsystem hydrophiler Hormone und Neurotransmitter . Deutsche Umschreibungen wie “sekundäre Botenstoffe” oder Mediatoren” haben sich nicht durchgesetzt.

Second messenger wurden zunächst für die hydrophiler Hormone (Peptidhormone wie Insulin und Glucagon Aminosäure-Abkömmlinge wie Adrenalin)oder Neurotransmitter (z.B. Glutamat ) beschrieben. Deren Weg endet an der der Zielzelle die keine direkte Passage zulässt. beginnt die erste Aufgabe eines ´messengers´ der des Primärsignals und seine Übersetzung in sekundäre Signale. Als Kopplungsstellen fungieren Rezeptoren in der Zellmembran. Diese sind

  • entweder mit einem heterotrimeren G-Protein gekoppelt wie z.B. der Glucagon-Rezeptor. Das den Rezeptor aktivierte G-Protein aktiviert seinerseits ein das daraufhin den second messenger produziert. Dieser aus einem gängigen zellulären Metaboliten gebildet hat begrenzte Lebensdauer und bewirkt typischerwese Änderungen im Stoffwechsel .Dieser Rezeptortyp wird auch als metabotrop bezeichnet.

  • oder sie gehören wie der Rezeptor Insulins und einiger Wachstumsfaktoren zur Klasse der Phosphotyrosinkinasen . Die Wirkungsweise dieser Rezeptorklasse ist erst wenigen Jahren genauer bekannt. Sie umfasst die einer Serie von Signalproteinen (ein Beispiel ist MAP-Kinase-Kaskade) und soll an dieser Stelle nicht erörtert werden.

Die Einschaltung eines second messenger ermöglicht Verstärkung des Signals. Außerdem können verschiedene Zielzellen nach ihrer Ausstattung mit Rezeptoren und second-messenger-abhängigen unterschiedlich auf ein Hormon oder einen Transmitter

Die Abbildung behandelt exemplarisch die beiden häufigsten vorkommenden und am längsten bekannten second-messenger Weitere Vertreter der Klasse sind cyclisches GMP (cGMP ein cAMP-analoges Nukleotid ) aber auch Gase wie NO und CO.

Abbildung: second messenger (grün eingerahmte Verbindungen) ihre Entstehung ATP bzw. Phosphatidylinositol-bisphosphat (beide vereinfacht dargestellt) und Zielenzyme. Auch Ca ++ wird häufig als “second messenger” klassifiziert aber in der Hierarchie eine Stufe darunter wird erst durch IP 3 -Wirkung ausgeschüttet).

  • ATP ist die Vorstufe des am längsten Messengermoleküls des cyclischen AMP ( cAMP ). Dieses wird durch Adenylylcyclase gebildet die ihrerseits durch die α-Untereinheit G-Proteins (G s ) aktiviert wird. cAMP wirkt dann als der Proteinkinase A (PKA) der zahlreiche Wirkungen im Stoffwechsel und in der Genexpression zugeschrieben werden Die Lebensdauer von cAMP wird durch eine (PDE) limitiert. Die bekannten Wirkungen von Koffein gehen - zumindest teilweise - darauf dass dieses methylierte Xanthin ein Inhibitor der ist. cAMP wird also nicht so schnell Andererseits besteht eine Wirkung des Insulins in Aktivierung der PDE in der Leber. Dadurch die cAMP-Konzentration und gleichzeitig die Bereitstellung von Im Gegenzug werden Gluconeogenese und Glycogen -Synthese gefördert - alles im Sinne einer des Blutzucker -Spiegels.

  • Eine weiteres bedeutendes und dazu weit second-messenger-System leitet sich von den Phospholipiden der hier insbesondere von Phosphatidylinositol-bisphosphat (PIP 2 ) ab. So spaltet Phospholipase C (PLC) 2 in Inositoltrisphosphat (IP 3 ) und Diacylglycerol (DAG). Ersteres bewirkt über Aktivierung von IP 3 -Rezeptoren die Freisetzung von Calcium-Ionen aus intrazellulären letzteres ist ein Aktivator der Ca 2+ -abhängigen Proteinkinase C (PKC).

Eine alternative Prozessierung PIP 2 -verwandter Phospholipide besteht in der Abspaltung der (ARA) durch Phospholipase A 2 (PLA 2 ). Arachidonsäure (C20:4) stimuliert einerseits Sekretionsprozesse und andererseits die Quelle der Prostaglandine einer besonderen Klasse von Gewebshormonen .

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Bildserie Signaltransduktion und second messenger Systeme



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