Vl 4 Gimpl: GPCR-Internalisierung und Signalabschaltung

Question 1

Signalabschaltung auf Ligandenebene: Beispiel Neurotranmitter
Wie werden Dopamin, Cholin und Neuropeptide abgebaut?

Answer 1

• Dopaminerg: Kurz nach der Freisetzung im synaptischen Spalt Re-Uptake in Präsynapse
• Cholinerg: Abbau von Acetylcholin durch Acetylcholinesterase (in 0,1 ms) zu Cholin und Acetat, anschließend Re-Uptake von Choline und Recycling
• Peptiderg:Neuropetide wie zB. Substanz P werden von Proteasen abgebaut wie NEP (Neprilysin,Metalloendoprotease)**

Question 2

Welche Möglichkeiten zur Signalabschaltung auf Rezeptorebene gibt es?

Answer 2

• Rezeptor kann abgebaut werden (Ubiquitin-Proteasom-Weg) oder
• durch Clathrin-vermittelte Endozytose in die Zelle aufgenommen und recycelt werdet.
• Der Rezeptor kann vermindert synthetisiert werden.

Question 3

Welchen generellen Mechanismus gibt es zur Signalabschaltung bzw. Signalumschaltung von GPCRs?

Answer 3

Hauptmechanismus: durch Beta-Arrestin
A. Agonisten induzierte Konformationsänderung, die den G-Protein-Cyclus aktiviert.
B. Rezeptorkinasen (GRKs) oder PKA oder PKC phosphoprylieren zb: Tyrosinreste des cytolisolischen C-Terminus des Rezeptors
Phopshorylierte Reste werden von Beta-Arrestin erkannt, das G-Protein wird durch Beta-Arerstin verdängt
C. Beta-Arrestin (Adapterprotein) kann selbst eine Signal-Transduktion induzieren. Es bindet zudem Clathrin und AP-2, was zur Endozytose des Rezeptors (Internalisierung) führt.

Question 4

Wie läuft die Beta-Arrestin vermittelte GPCR Internalisierung ab?

Answer 4

1.Agonisten induzierte Konformationsänderung, die den G-Protein-Cyclus aktiviert.
2.Rezeptorkinasen (GRKs) oder PKA oder PKC phosphoprylieren zb: Tyrosin- und Serinreste des cytolisolischen C-Terminus des Rezeptors
3.Diese werden von Beta-Arrestin erkannt. Das Adapterprotein bindet an den Rezeptor (Desensitivierung)
4.Beta-Arrestin bindet Clathrin und AP-2 und es kommt zur Internalizierung via Clathrin Coated Vesikel. Beta Arrestin kann Signale umschalten und Kinase (ERK1/2, JNK3 und p38 MAPK) aktivieren.
5. Recyclisierung (optional): Beta Arrestin dissoziiert ab, eine Dephosphatase dephosporyliert den C-terminus des Rezeptors und der Rezeptor wird wieder in die Plasmamembran integriert.

Question 5

Die Endozytose ist oft Clathrin vermittelt. Dabei bildet sich Clathrin-umhüllte Vesikel, die mit Dynamin (einer GTPase) und Flippasen abgespalten werden.
Wie ist die Clathrin-Untereinheit aufgebaut?
Aus wievielen Clathrinen-Triskelionen besteht eine Clathrin-Hülle?

Answer 5

Eine Clathrin-Untereinheit: 3 heavy chains (Polypeptidketten)+ 3 light chains
6 Clathrin Triskelionen bilden eine Vesikelhülle

Question 6

Welche Abbauwege gibt es für GPCRs?
Kann man vorhersagen was mit Ihnen passiert?

Answer 6

• Abbau
• Internalisierung und Abbau
• Internalisierung und Recycling
  Vorhersage ist selten möglich, nur bei bestimmten Proteinsequenzen
  bisher ist der beta 2 adernerge Rezeptor gut untersucht:
  -wenn dieser nach Endozytose dephosporyliert wird, reagiert eine Sequenz am C-Terminus (DSLL) mit PDZ-Protein
  -PDZ reagiert dann mit dem Cytoskelett, dadurch wird das Trafficking zum Lysosomen verhindert und Recyclisierung gefördert