Semester 1

Translokation: Umlagerung von Chromosomenabschnitten (Austausch Stücke zwischen 2 Chromosomen)
Balanciert: Kompletter Austausch eines Chromosomenabschnittes => Keine Auswirkung auf den Träger
Unbalanciert: Meiosefehler => Monosomien und Trisomien
=> 46,XX, t(A,B)(qC,pD)

Inversion: Drehung eines Chromosomen um 180° durch fehlerhafte Reperatur von Doppelstrangbrücken
=> Keine Auswirkung auf Genexpression, aber infertilität (Meiose) 46,XX inv(A)(pq)

Duplikation: Verdoppelung eines Chromosomens oder Chromosomenabschnittes durch ungleiches Crossing Over
46,XX (A)(pq)

+ Adalation, Deletion...

Standardpräventatinsmaßnahmen: Bei ALLEN Patienten
Händedesinfektion, Flächendesinfektion, Hustenetikette

Kontaktübertragung: + Handschuhe, Kittel, Isolation (+Geräte und Kennzeichnung)
Tröpfcheninfektion: + Mund / Nasenschutz
Aerogene Übertragung: + Unterdruckraum
 

Monogen: 1 Gen bedingt 1 Merkmal
Polygen: Mehrere Gene bedingen 1 Merkmal -> Genwirkkette
Kodierende DNA: 2% des Genoms -> Translatierte / Transkribierte DNA
Nicht kodierend:: Strukturgene, Introns, Promotor, Enhancer/ SIlencer, Repititive Sequenzen, Regulatoren

Gen:
Silencer/ Enhancer - 0-10000bp - Promotor -> Transkibierender Abschnitt: Exons + Introns

Promotor: Bindung Transkriptionsfaktoren => Bindung RNA-Polymerase
Silencer/ Enhancer: Loop der DNA => Bindungs Transkriptionsfaktoren => Verstärkung / Hemmung der Affinität der RNA-Polymerase => Veränderte Genexpression
Intron: Ausgeschnittene Abschnitte beim Splicing -> Regulation, Alternatives Splicing
Exon: Bestandteil reifer RNA (kürzer)
-> kodierende Sequenz

 

Genwirkkette: Abfolge mehrerer voneinander abhängiger Stoffwechselreaktionen, die durch Gene gesteuert werden

Phenylalanin über Phenylalaninhydrolase zu Tyrosin über Tyrosintransaminase zu Hydroxyphenylpyruvat über HPPoxidase zu Homogentinsäure über HGSdioxygenase -> Malexlacetoaceticacid
Bei Mutation Phenylalaninhydrolase:
-> Anreicherung PA -> Phenylketonurie => Geistige Retardierung
Mutation HGoxidase
-> Anreicherung Homogentinsäure -> Alkaptonurie => Knorpel, Osteoatritis, Klappeninsuffizienz / Verhärtung, Nephrolithiasis
 

Zellkern:
Transkription und posttranskriptionelle Modifikationen (Splicen, Cap, Poly-A-Schwanz)
-> Translokation
ER/ Cytoplasma:
Translation +  posttranslationale Modifikationen
 

DNA: Enthält spezifische Information
codogener Matritzenstrang wird abgelesen
=> RNA entspricht somit dem codierenden Hauptstrang

Promotoren: Kombination kurzer Sequenzelemente, die unmittelbar vor dem Gen liegen => Initiation der Transkription

Transkriptionsfaktoren: Positive und Negative Kontrolle
Negative Kontrolle:
Gebundener Repressor verhindert die Bindung der RNA-Polymerase
=> Aktivierung des Repressors -> Dissoziation -> Anlagerung der RNA-Polymerase

Positive Kontrolle:
Aktivatorbindung nötig zum Binden der Polymerase
=> Aktivierter Aktivator bindet an Promotor

=> Komplex und von vielen Faktoren abhängig

Spezifische Strukturmotive: HTH, HLH, Zink-Finger, Leucin-Zipper-alpha-Helix
(Konservierte Strukturmotive, de DNA Bindung ermöglichen)

=> Beeinflussung durch externe Reize (Modul 4 Woche 2)

Enhancer und Silencer -> Loopbildung -> Bindung Transkriptionsfakotren -> Veränderte Expression

RNA-Polymerase:
Synthetisiert RNA in 5'-3' Richtung
Setzt am Promotor an, mit v ca 50nt/s
RNA-Polymerase I, II + III

mRNA: Reife RNA, die zu codierenden Code trägt,
5' und 3' untranslatierte Bereiche, Startcodon (AUG) bis Stoppcodon (UDG, UAA, UGA)
=> Basentripletts (Codone) ausschlaggeben
=> Regulation durch Stabilität (Bindende Proteine, miRNA)

t-RNA:
Synthese durch RNA-Polymerase III, Doppelsträngige Basen und modifizierte Basen
Besitzt Anticodon
Jede AS besitzt andere tRNA, Synthese durch Aminoacyl-tRNA-Synthetase
=> Adenosin 3' Akzeptor für AS
ATP+AS -> ASAMP + PPi
ASAMP + ATPtRNA -> AStRNA + AMP

Ribosomen:
rRNA Synthese im Nukleus durch RNA Polymerase I
rRNA assoziiert im Zytoplasma mit ribosomalen Proteinen
-> Ribozym aus 2 UE => 2/3 RNA, 1/3 Protein
Mit Aminoacyl, Peptid und Exit Bindungsstelle

Alternatives Splicing: 1 Gen -> mehrere Proteine
Bakterium: 20000 Gene -> 20000 Proteine
Mensch: 25000 Gene -> 83000 Proteinisotome

=> Variabilität

Repression:
Negative Kontrolle. Repressor an Promotor gebunden, dissoziation durch Bindung Aktivator
=> Genexpression möglich

Aktivierung:
Positive Kontrolle: Aktivator zum Binden der RNA-Polymerase benötigt
-> Bindung des Aktivators durch Aktivieren des Aktivators
=> Genexpression möglich

Räumliche / Zeitliche Kontrolle

Enhancer / Silencer
 

mRNA: MessengerRNA: Proteinkodierende RNA
tRNA: TransferRNA: Übersetzung des Basencodes
hnRNA: heterogeno nuclear RNA -> präRNA: Frisch Transkribierte RNA
rRNA: ribosomale RNA: Ribosomale Bestandteile
snRNA: small nuclear RNA: Bestandteil Spliceosomen + RNP => Ribozyme
miRNA: micro RNA: regulatorische RNA, RNA ABbau, Hemmung Translation..
Translationsrepression, mRNA Degradation, Depolyadenylierung, Heterochromatinformung

Capping: Co Transkriptionell:

7-methyl-GTP + 5' Ende RNA reagiert durch die Guanyltransferase zu m7Gppp-Kappe
+ Methylierung der nächsten Nukleotide

=> Schutz, Signaling, Export, Translation + Erkennung (virale RNA)

Polyadenylierung: Post / Co-Transkriptionell
Beteiligte Enzyme: CPSF und CstF
Erkennen Signalsequenz (AAUAAA)
-> Rekrutierung Cleavage Faktoren -> Schneiden der RNA
-> Bindung Poly A Polymerase (PAP) -> Poly - A - Polymerisierung (templateabhängig) -> 50-200A
=> Regulation + Stabilisierung durch Poly-A-Binding Proteins
=> Bei jeder mRNA außer Histon-mRNA
-> Schutz vor Abbau (RNAasen)
+ Verbesserung der Translatierbarkeit + Erkennungssignal

Splicing: Anlagerung von Spliceosomen an Erkennungssquenzen und 2 Umersterungen zum Heraustrennen der Inrons:
1. 5' Ende Intron lagern sich snRNP U1 an
2. snRNP U2 bindet an Verzweigungsstelle innerhalb des Introns
3. Rekrutierung U 4,5,6 -> Ablösen U1 -> Bildung Proteinkomplex + 1 Umesterung
4. Abschluss: Abspalten des Introns an 3' Splicestelle: durch snRNP U5 -> Exon in Nachbarschaft -> Bindung (2. Umesterung)
5. Dissoziation des Intronlassos + der snRNP, Abbau Intron und Freisetzen Splicefaktoren

Alternatives Splicing:
Regulation durch Cleavage Stimulating Factors (CstF)
=> Sequenzen mit hoher und niedriger Affinität
=> Je nach Konzentration und Affinität der Splicestellen wird Splicing unterschiedlich ausgeprägt
(-> Hohe Konzentration auch Splicen Bindungsstellen niedrigerer Affinität)
=> ImG -> Hydrophob (Membrangebunden) -> Hydrophil (frei)

Editing: A->I, C->U
Beispiel: Glutamatrezeptoren (Calciumpermeabilität)
oder ApoB100 -> ApoB48 (CAA -> UAA -> Stopp)

Nukleärer Export: Kernpore frei durchlässig bis 5kDa
Nukleärer Import / Export Sequenzen -> Proteinbindungen (Transportine)
=> mRNA Export hängt vom Zusammensetzung der RNPs nach mRNA Reifung ab -> WW mit Porenproteinen
Selektiv, Funktionsfähigkeit
=> Markierung RNA transportkompetent + Anlagerng von Proteinen an Markern
 

Actinomycin D => Interkulant
=> Interkuliert in DNA => Strukturbruch
=> Hemmt je nach Grad RNA Polymerase -> DNA Polymerase
-> Zellgift (Antibiotikum, Zytostatikum) ABER mit großen Nebenwirkungen (Gesunde Zellen)

alpha-Amanitin: Hemmt RNA-Polymerase II der Eukaryonten (Blockiert Nukleotidpore)
=> Eukyaryontisches Zytostatikum

Rifampicin: Hemmt RNA-Polymerase II der Prokaryonten (ähnlich wie alpha Amantinin)
=> Antibiotika
 

Initiation: Promotor:
Cis (Nahe) Regulatorische Elemente:
Promotorsequenz, TATA-Box, Enhancer, Silencer

Trans (Weiter weg) regulatorische Elemente:
Transkriptionsfaktoren:
Basale: TBp + TAFS -> TFIID -> Trennung DNA-Stränge (Helicase UE) + Phosphorlyierung der Polymerase (Kinase UE) -> Bindung Polymerase
=> Prä-Initiationskomplex
+ Spezifische Transkriptionsfaktoren (Gewebe- / Genabhängig)
Sequenzspezifische DNA Bindungsdomänen (Zinkfinger, Helix-turn-Helix, Leucin-Zipper)
Aktivierungsdomäne Wechselwirkt mit anderen Proteinen

CpG-Inseln: Methylierungen in den CpG Inseln durch DNA-Methyl-Transferase
=> Inaktivierung bestimmter Gene
=> "Imprinting"
CpG: Pallendrome Sequenz mit C+G
-> Strukturveränderung

+ Histonacetyltransferase / deacyllase

Elongination: Dissoziation der Transkriptionsfaktoren (außer TFIIE)
RNA Polymerase synthetisiert RNA in 5'-3' Richtung mit ca 20nt/s
Nukleotide Bindung NTP + Ribose -> NMPRiboseestser + PPi (siehe DNA)
Erzeugt negative und positive Superhelices -> Topoisomerase I + II

Termination: Torpedo Modell
Cleavin der RNA -> Verlust 5' Cap des Restes
RNA-Polymerase arbeitet weiter, aber RNA-Ligasen setzten an Strang an -> Abbau End-RNA bis RNA Polymerase erreicht
-> Lösen der Polymerase von DNA
 

Initiation: mRNA bestizt 5' + 3' untranslatierte Bereiche
Initiation benötigt spezielle Proteine die an RNA binden
-> kleine Ribosomale UE, G-Protein, Met-tRNA, elF2 => Rekrutiert Initiationsfaktoren => Initiationskomplex => WW mit RNA
Scannen nach geeignetem Start-Codon (Kozak Sequenz) in 5'-3' Richtung
-> GTP Hydrolyse und Dissoziation Initiationskomplex
-> ATP Hydrolyse liefert Initiationsenergie für die Elongination
Regulation durch:
RNA bindende Proteine (vorne schlecht [blockiert], hinten gut [stabilisiert]), Translationsinitiation
+ Leaky Scanning, Phosphorylierung, microRNA

Elongination:
Große Ribosomale UE bindet, tRNA met befindet sich an P-Site des Proteins
-> Nächste tRNA bindet an A-Site
-> AS Geht Peptidbindung ein
-> tRNA der P-Site dissoziiert
-> Translokation des Ribosomen um 1 Triplett
=> Ternäre Komplexe binden an Ribosomen (eEF1A, GTP, tRNA)
=> tRNA bindet an A-Site (Komplementäres Basentriplett)
=> Dissoziation von eEF1A und Hydrolyse von GTP
=> Peptidbindung -> Übertragung AS von P auf A site (Peptidtransferase)
=> Translokation Ribosomen zum nächsten Basentriplett

Termination: Bindung Releasefaktoren + eRF an Stopp Codon
=> Hydrolyse der Peptidkette von tRNA und Freisetzung des Peptides
-> Dissoziation des Ribosomens
 

Tetracycline: Doxycyclin: Binden 30S UE + blockieren aa-tRNA-Bindung

Macrolide: Erythromycin: Binden 23S rRNA und blockieren Elongination

Aminoglykoside: Streptomycin: Bindet 16S rRNA der 30S UE => Fehlablesen => Falsche AS-Sequenz
 

Universalität: Prinzip in allen Organismen der Erde gleich mit wenigen Modifikationen (Fenyl-Met, Start/ Stopp Codon)

Degeneriert: RNA -> AS, aber nicht AS -> RNA
61 Codons möglich, 30-40 tRNAs, 21 AS
=> 1. + 2. Base ausschlaggebend, dritte weniger (Wobble Hypothese) => Fehlertolleranz (Stumme Mutation)

offener Leserahmen: Translation ist vom Startcodon abhängig, bestimmt den Leserahmen
Triplett verschieblich -> 6 Möglichkeiten DNA Doppelstrang abzulesen
=> Leserasterverschiebung

tRNA:
Transkribiert durch RNA Polmerase III, 74-95 nt lang
=> Kleeblattstruktur
-> Entfernung von 5' und 3' Enden durch RNAase P und D
-> CCA Sequenz an 3' Ende durch tRNA Nukleotidtransferase
- Enthält modifizierte Basen

Beladung tRNA: Spezifische Enzyme für jede tRNA: ATP-abhängige Bindung von AA auf tRNA
-> Phosphorylierung der AA -> Bindung zwischen AA und Adenin des 3' Endes der tRNA
(AA + ATP -> AAAMP + PPi; AAAMP + AdenosintRNA -> AAAdenosontRNA + AMP)

-> Korrekturlesemechanismus an Editing site

Anticodon bindet zu passendem Codon -> AA-Abgabe

64 Basentripletts, 30-40 tRNA, 21 AA
=> Wobble Theorie: 3. Base eher untergeordnete Rolle

Bedeutung für AS Sequenz:
Erkennt Codone durch Anticodon und "liefert" AA
 

Integrale Proteine: Proteine, die mit hydrophober Phase der Membran interagieren

Verankerung durch hydrophobe AS:
-> Ausbilden helicaler, hydrophober Domäne die die Membran durchspannt:
Einpfadig oder Mehrpfadig + Kanäle

Verankerung durch FS:
Acylierung: Acetylierung des Peptids am C-Terminus oder an sauren AS (Anhydrid) oder Hydroxygruppen (Thr, Ser, Tyr) über Esterbindung
Myristonyl-Anker (C14) D-Terminal oder an Gly
Palmitonyl-Anker (C16) Intern an Cys, Ser oder Thr

Prenylierung: Bindung eines Isoprenderivates (Ester + Thioester)

Glykosylphosphotidylinositol-Anker
Verankerung Protein an Phospholipid Phosphatidylinositol (Sphingolipid + P + Zucker) über Glykokette (N / O Glykosidische Bindung)

N-Glykosilierung: Im ER, Oligosaccharid-Protein-Transferase überträgt während Translation Oligosaccharidbäume auf Asn-Reste (Erkennungssequenz) von Dolicholankern

Glucosidase: Modifiziert den Oligosaccharidbaum (Entfernung 3 Glucose + 1 Mannose)
=> Vollständige Modifikation => Erkennungssignal Weiterleitung

Glukosyltransferase: Erkennt entfaltete / falsch gefaltete (hydrophobe Außenseiten) Proteine -> Baut Glucose wieder auf -> Schneller als Glucosidase
=> Zeit für Protein sich nativ zu falten (unter Hilfe von Chaperonen)

-> Lektine/ Calnexin gehen WW mit modifizierten Kohlenhydratresten ein -> Hält Protein im ER fest

=> Transport nur in das Goldi, wenn Faltung korrekt!

Endogene Proteine: Im Cytosol
-> Ubiquitin erkennt und bindet hydrophobe Domänen
-> Proteasom Weg -> Abbau
Proteasomen: Faßstruktur, Polyubiquitinierung (Ubiquitin markiert Protein)
Deckel (Regulation) und Kern (Katalytisch)

Exogene Proteine: Membranständig
Abbau im Endosomen / Lysosomen, Aufnahme zellulärer Bestandteile (Endo / Phagozytose)
pH ca 5 + saure Hydrolasen => Denaturierung großer Proteine erleichtert Abbau
Cathepsine: Endoproteasen im Lysosomen
 

Translation Sekretorischer Weg:
Beginnt normal im Cytosol
=> Translation N-Terminale Signalsequenz (hydrophobe alpha Helix + basische AS)
-> SRP (Signal recognition Protein) bindet an Signalsequenz und Translation stoppt
=> Bindung an SRP-Reszeptor der ER-Membran
=> Öffnung nahe befindlichen Translokons
-> Translokation auf Translokon + Einfädeln der AS-Sequenz in den Kanal (SRP Vermittelt, löst sich) unter GTP Verbrauch
-> Spaltung Signalsequenz
-> Chaperone binden AS-Sequenz

3 Möglichkeiten: Abgabe AS Sequenz ins Lumen, Bildung hydrophobe Spirale -> Hydrophobe Domäne (=> Ablösen Ribosom von Translokon) oder Bildung mehrerer hydrophober Spiralen (Intermembrandomäne) durch erneute Signalsequenz

Posttranslational: Transport durch bestimmte Kanäle aufgrund von Signalsequenz
-> Dissoziation des Translokons

Posttranslationale Modifikationen:
ER: Disulfidbrücken, Faltung, Anheften und Modifikation von KH-Ketten (N-Glykosidisch)
Reifung: Spezifische proteolytische Spaltung + Zusammenfügen der UE
Golgi: Modifikation der Oligosaccharidkette und Bindung O-Glykosidischer Zucker
Reifung von Proproteinen (Proteolytische Spaltung in sekretorische Vesikel)

Sortierung: Konstitutive Sekretion: Kollagen, Fibroplasten, Serinproteine (= ohne Signale)
regulierte Sekretion von Insulin
=> Exozytose
lysosomale Adressierung: Saure Hydrolasen

Transportsignale: Proteinsequenz / Struktur (C-Terminal)

Postranslationale Modifikationen im Golgi: Mannose-6-Pi, N Glykosidierung

Transportsignale transportierender Vesikel: Hüllproteine (COP, Clathrin) + SNARE-Proteine
=> Rezeptoren regulieren Signale + Transport (zB Mannose-6-Pi Rezeptor)
 

PCR mit dNTPs und speziell floureszierenden ddNTPs
=> ddNTPS fehlt Hydroxygruppe am 3' Ende => führt bei Einbau zu Kettenabbruch

=> Auftrage -> Kapillar-Gelektrophorese
=> Laufweite ~ Größe => Basenposition Einbau ddNTP
-> Laser regt Floureszenzfarbstoff an -> Detektor misst Floureszenz
=> Weite der Moleküle + Farbe gibt Aufschluss über Position der Basen auf der DNA

Genwirkkette:
Wenn Genwirkkette durch Enzymdefekt unterbrochen wird
-> Anreicherung Substrat und Produktmangel aller folgender Reaktionen
Sind die restlichen Enzyme jedoch intakt:
-> Überbrücken des Enzymdefektes durch Produktgabe des defekten Enzyms -> Verarbeitung in Genwirkkette + Kompensation
Bsp: Phenylketonurie: -> PA -/-> Tyrosin -> Mangel an Tyrosin
-> Mangel an HPP, HGA und MAAA
Gibt man jetzt Tyrosin, kann dieses weiter verstoffwechselt zu HPP, HGA und MAAA werden -> Verlust wird kompensiert
 

Normal: Bitterstoffrezeptoren in den Geschmacksknospen
-> Aktivierung -> G-Protein -> PLCb2 -> IP3 -> Calciumfreisetzung + Abbau cAMP
=> Schluss Kaliumkanäle => Depolerisation => Detektion Bitterstoff => Neurotransmitterausschüttung + Erregung afferenter Nerven => Schmecken

Mutation im TAS2R38-Gen
=> Veränderter Bitterstoffrezeptor, Mutation 3 AS: PAV -> AVI
=> Alle anderen AS nicht betroffen
=> Nichtschmecken von Phenylthiocarbamid (hochgiftig)

=> Selektive Relevanz? Schmecken eines anderen Stoffes?

Analoges Signal: Biologische Größe, die kontinuierliche Werte annehmen kann + darüber Informationen repräsentiert
Elektrisch: Änderung des Membranpotentials mit variablem Vorzeichen, Amplitude + Zeitdauer und trägt Informationen
Vorteil: Graduell Einstellbar, über kurze Distanz schneller und effektiver + höherer Informationsgehalt
Bsp: Sensoren (passive, analoge Signalausbreitung) => Stärke, Länge und Intensität des Drucks ~ Stärke, Länge und Intensität des Signals
Nachteil: Verlustströme der Zellmembran, Keine konstante Signalamplitude + Signalform => Informationsverlust

=> Analoge Signale besitzen einen hohen Inforamtionsgehalt und sind sehr gut für die Signalverarbeitung auf kurze Distanzen geeignet (lokale Informationsweiterleitung). Erst bei großen DIstanzen ist aufgrund des Informationsverlustes eine Umwandlung nötig

Aktionspotentiale: Alles oder Nichts Prinzip:
Umwandlung von analogen Signalen in Aktionspotentiale (gleiche Amplitude, gleiche Länge), die sich allein in ihrer Frequenz unterscheiden
Stärke Analoge Signale => Frequenz AP
=> Informationsspeicher auf lange Distanzen ohne große Verluste durch Membranverlustströme

Entstehung Aktionspotential:
Ruhepotential
Depolerisation
Schwellenwert => Öffnung Natriumkanäle => Depolerisation
Öffnung Kaliumkanäle und Inaktivierung der Natriumkanäle
Hyperpolerisation durch Delayed K+-Kanäle
Ruhepotential
 

Konstitutiv offen: Kalium, Natrium
Spannungsgesteuert: Kalium, Natrium, Calcium
Ligandengesteuert: Calcium, Glutamat, GABA, Glyzin, Acetylcholin

Passive Ausbreitung:
Tau: Membranzeitkonstante, Tau = Rm * Cm
=> Tau = t, an dem das Potential am selben Ort auf 63% angestiegen oder auf 37% abgesunken ist

Lambda: Membranlängskonstante: Lambda = Wurzel Rm/Rl
=> Abstand, bei dem Membranpotential auf 37% des Ausgangswertes gefallen ist

Hindernisse der Membranausbreitung sind also:
Kondensatoreigenschaft der Membran => C
Längswiderstände im Cytosol => Rl und d
Membranwiderstand durch Ionenkanäle => Rm

Aktive Weiterleitung:
Nicht Myelinisiert:
v ~ d, C, Rm + Rl

Myelinisierte Axone:
Internodien und Ranviersche Schnürringe: 1000:1
Internodien verringern den Membranwiderstand (fehlende Kanäle) und erhöhen die Membrankapazität
=> Schnelle + nahezu verlustfreie Signalweiterleitung im Internodium
+ kurze, aktive und langsame Signalweiterleitung im Ranvierschen Schnürring
(trotzdem schneller als bei unmyeliniert, da d größer)
 

Erlanger und Gasser:
A-Fasern:
A-Alpha: Motoaxone:
Durchmesser ca 13-20 µm, v = 80-120m/s
=> Motorische Faser
A-beta Hautafferenzen:
Durchmesser 6-12µm, v = 35-75m/s
A-gamma Muskelspindelafferenzen,
A-kP Schmerzafferenzen:
Durchmesser 1-5µm, v = 5-30m/s

B-Fasern (Prälangionäre synaptische + parasynaptische Fasern)

C-Fasern (Nicht myelinisiert) = Schmerzfasern
Durchmesser 0,2 - 1,5µm, v = 0,5-2,0m/s

Lloyd + Hunt
Ia primäre Muskelafferenzen = sensorische Fasern
Ib Schmerzorganafferenzen
II Sekundäre Muskelspindelafferenzen
III dünn myelinisiert: Schmerz + Temperatur
IV Marklose Schmerzfasern

Muskelfaser: 1m/s
 

G-Protein: Heterotrimer mit alpha, beta und gamma UE,
alpha UE: Lipidanker + Katalytisches Zentrum + bindet GTP / GDP
beta UE: Stabilisation
gamme UE: Verankert beta UE in Membran

Funktionszylus: Inaktiv (GDP-gebunden) durch Nukleotid exchanger (GTPase Activating Proteine)
=> Aktivierung, Dissoziierung der alpha UE
=> Inaktivierung durch spontane Hydrolyse des GTPs und assoziieren der UE

Verschiedene Klassen: GalphaS = Stimulating G Protein stimuliert A-Zyklase
Galpha I = Inhibiting G Protein inhibiert A-Zyklase
Galpha Q = Aktiviert Phospholipase C
=> Mittler der Signalwandlung

GPCR bindet Ligand => Bindet G-Protein => Dient als Nukleotid Exchange Factor => GDP -> GTP
=> Konfirmationsänderung, Dissoziation alpha UE => Interaktion mit Effektormolekülen
 

cAMP: Gewinnung durch Adenylatzyklase,
=> Aktiviert Proteinkinase A
(=> Heterotimer, Dissoziation zweier katalytischer UE bei cAMP Bindung -> Phosphorlylierungen (CREB + CRE), Veränderte Genexpression)

1,2 DAG: Gewinnung durch Phospholipase C
Hydrolysiert durch DAG-Hydrolase
-> Aktiviert Proteinkinase C (Differenzierung, Wachstum, Apoptose)

IP3: Gewinnung durch Phospholipase C, Inaktiviert durch Phosphatasen
Bindet Ligandengesteuerte Calciumkanäle
=> Calciumeinstrom => Aktivierung Proteinkinase C
 

Choleratoxin: bindet GM1 Ganglioside der Membran => Endozytose => Freisetzung Katalytische UE
=> ADP Ribolusierung durch NAD+ von GalphaS
-> Blockiert ATPase-Funktion
=> Dauerhafte Aktivierung der Adenylatcyclase => Dauerhafte Erhöhung des cAMP Spiegels
-> Proteinkinase A

-> Phosphorlyierung von basalen K+ Kanälen und apikalen Chloridkanälen
=> Elektrolytverlust
=> Wasserverlust
=> Diarrhoe
 

Oberflächenrezeptoren, Rezeptorproteinkinase gekoppelte Rezeptoren
=> Intrinsische Tyr-PK, Intrinsische ST-PK + assoziierte PK

Insulin => intrinsische Tyr-PK

Ligandenbindung -> Dimerisierung
-> Auto / Transphosphorylierung eigener Tyrosinseitenketten
=> 2 Signalwege, Metabolisch + MAP-Kinase-Kaskade
Metabolisch: Bindung IRS, Phosphorylierung IRS, Bindung PI3K (durch SH)
-> Phosphorylierung von PIP2 zu PIP3
=>PH Domäne des PKB Enzyms bindet PIP3
Phosphorylierung von PKB durch PDK1

=> Glykogensynthese, Glykolyse, Hemmung Glykogenolyse + Gluconeogenese + Translokation von Glut4 Transportern

MAP-Weg;
IRS bindet -> Phosphorylierung IRS -> GRB2 bindet -> Rekrutiert SOS (Nukleotid exchange factor)
Aktiviert Ras, aktiviert Raf (MAP3K) -> MAP2K -> MAPK -> Aktiviert MAP (MAP = Serin / Threonin Kinase)
=> Veränderte Genexpression
 

Temperatur + pH-Wert

Ligandenkonzentration, Rezeptoranzahl + Affinität