Wie binden agonisten antagonisten an rezeptoren?

Durch Rezeptoren und chemische Botenstoffe kann der Körper die Funktionen aller Körperzellen koordinieren. Viele Medikamente wirken als Agonisten oder Antagonisten auf diese Rezeptoren.

Ein Agonist bindet an den Rezeptor und übt die gleiche Wirkung aus wie der "echte" (körpereigene) Botenstoff.

Ein Antagonist bindet an den Rezeptor, bewirkt aber, dass die Wirkung verloren geht.

Viele Medikamente haben weder einen bekannten Wirkmechanismus, noch wurde der Rezeptor identifiziert.

Dies ist insbesondere bei Medikamenten der Fall, die im zentralen Nervensystem (ZNS) wirken. Angesichts der Billionen von Verbindungen (Synapsen), die zwischen den Nervenzellen im ZNS und der Komplexität des Gehirns existieren, ist dies vielleicht nicht so überraschend.

Wenn ein Agonist an einen Rezeptor bindet, kann die zelluläre Reaktion sehr unterschiedlich aussehen und unterschiedlich lange dauern. Einige Bindungen sorgen für eine schnelle Reaktion, wie z.

B. bei der synaptischen Übertragung, bei der ein Die zelluläre Reaktion wird innerhalb von Millisekunden erreicht.

Veränderungen in der Zelle oder die "Reaktion" der Zelle können auch Stunden oder Tage dauern, wie es der Fall ist, wenn Steroide und Schilddrüsenhormone an einen Rezeptor binden.

Die fünf wichtigsten Rezeptorklassen, die in diesem Artikel besprochen werden, sind:

• G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)
• Ionenkanäle
• Enzyme
• Kernrezeptoren
• Chinase-gekoppelte Rezeptoren

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR)

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (G-Protein-gekoppelte Rezeptoren) sind membrangebunden und fungieren als Signalwandler zwischen der Außenseite der Zelle und dem Inneren der Zelle, normalerweise über einen chemischen Transmitter.

Die Proteine bestehen aus etwa 300 – 500 Aminosäuren und setzen sich aus sieben Regionen zusammen, die in die Zellmembran eingebettet sind. Aufgrund ihrer Struktur werden G-Protein-gekoppelte Rezeptoren auch als 7-Transmembranrezeptoren (7TM-Rezeptoren) bezeichnet. Sie werden auch metabotrope Rezeptoren.

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren haben eine Verbindung zu intrazellulären Guanosintriphosphat-bindenden Proteinen.

Diese können katalysierende Reaktionen initiieren und das vom Transmittermolekül initiierte Signal verstärken. Dies wird als "Second Messenger"-System bezeichnet.

Medikamente, die an G-Protein-gekoppelte Rezeptoren binden, sind Morphin, Histaminantagonisten und Betablocker.

Beispiele für Rezeptoren, die an das G-Protein gebunden sind

• Adrenozeptoren
• Muskarinische Acetylcholinrezeptoren Ionenkanäle

Ionenkanäle Ionenkanäle sind membrangebundene Rezeptoren, die den Ionenhaushalt regulieren.

Diese steuern die elektrische Spannung, die zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle herrscht, die als spannungsgeregelte Ionenkanäle bezeichnet wird. Ionenkanäle sind Tore zur Zelle, die selektiv bestimmte Ionen passieren lassen.

Zwei wichtige Arten von Ionen sind ligandengekoppelt und spannungsgeregelt Ionenkanäle.

Beispiele für Rezeptoren, die Ionenkanäle sind:

• GABA-A-Rezeptoren Nikotin-Acetylcholin-Rezeptoren

Ligandengekoppelte Ionenkanäle

Der Kanal ("Pore") öffnet sich, wenn ein Agonistenmolekül an den Ionenkanalrezeptor bindet.

Spannungsgeregelte Ionenkanäle

Der Kanal ("Pore") öffnet sich in Abhängigkeit von Potentialänderungen der Transmembran.

Wenn die elektrische Spannung abnimmt, öffnen sich die Ionenkanäle und nehmen dann eine andere Struktur an.

Anschließend strömen Natriumionen ein, die die Spannungsreduzierung verstärken. Dies wiederum führt dazu, dass sich nahe gelegene Kanäle öffnen. Dies geschieht in einer Nervenfaser, wenn sich eine Nervenbewegung entlang der Nervenfaser bewegt. Dies wird als Aktionspotential bezeichnet.

Bei den spannungsregulierenden Ionenkanälen sind es vor allem die Kationen ? Na⁺, Ka⁺ und Ca ²⁺ schalten die elektrische Die Aufregung.

Das Lokalanästhetikum Lidocain blockiert den Eintritt von Na⁺ und verhindert so die Ausbreitung des Nervenimpulses.

Lidocain wirkt also, indem es die Ausbreitung des Aktionspotentials stoppt.

Es gibt auch Ionenkanäle, die ligandenreguliert sind. Das bedeutet, dass ein Ligand an einen Rezeptor bindet, wodurch sich der Kanal öffnet (oder in selteneren Fällen schließt). Einige Transmittersubstanzen, die Ionenkanäle regulieren, sind:

• Acetylcholin (ACh),
• Glutamat
,
• ATP,
• Serotonin (5-HT₃),

Gamma-Aminobuttersäure (GABA) und Glycin können Ionenkanäle öffnen, die Cl- in die Zelle transportieren.

Es gibt auch spannungsgeregelte (mechanisch) regulierte Ionenkanäle, die Bewegungen erfassen.

In der Größe sind die Natriumkanäle die größten und bestehen aus großen Proteinen, etwa 2000 Aminosäuren. Das Protein geht durch die Zellmembran hin und her und bildet in der Mitte einen Kanal ("Pore").

An Im Gegensatz zu den G-Protein-gekoppelten Rezeptoren gibt es für die Ionenkanäle weniger selektive pharmakologische Präparate.

Enzyme

Enzyme als Wirkstoffziele sind aus pharmakologischer Sicht wichtig.

Mit Abstand am häufigsten ist, dass Medikamente eine hemmende Wirkung haben.

Mehrere wichtige Medikamente haben die Enzymhemmung als Wirkmechanismus, insbesondere Medikamente gegen Krebszellen und Mikroorganismen. Im Jahr 2016 wurden etwa 10 – 15 % der Medikamente auf dem schwedischen Markt als Enzymhemmer eingestuft.

Beispiele für Enzymhemmer:

• Omeprazol
• , Methotrexat,
• Trimethoprim
,
• Digoxin
• , Allopurinol
• , Aciclovir
• Finasterid

Kernrezeptoren

Kernrezeptoren Kernrezeptoren sind intrazelluläre Proteine.

D.h. sie sind nicht membrangebunden. Sie befinden sich entweder im Zytoplasma der Zelle, oder im Zellkern. Damit ein Ligand an einen Kernrezeptor binden kann Der Ligand muss also fettlöslich (lipophil) sein – um die Zellmembran durchdringen zu können.

Steroide können unter anderem einen Komplex von Kernrezeptoren bilden, die dann in den Zellkern transportiert werden und an eine Promotorregion auf der DNA binden, um die Transkription der DNA zu modulieren.

Fettsäuren und das Schilddrüsenhormon (Thyroxin) binden ebenfalls an Kernrezeptoren.

Kinase-gekoppelte Rezeptoren

finden sich sowohl als zellmembrangebundene Rezeptoren als auch als intrazelluläre Rezeptoren.

Diese Rezeptoren sind insofern einzigartig, als sie nicht nur ein Signal von einem chemischen Botenstoff erhalten, sondern auch als Enzym fungieren.

Die Kinase-gebundenen Rezeptoren, die in Zellmembranen vorkommen, binden ein Protein, oft ein Protein, das den Stoffwechsel reguliert, wie Insulin, NGF (Nervenwachstumsfaktor) und Wachstumshormon. Dieses Protein bindet an eine extrazelluläre Proteindomäne, die mit einer intrazellulären Proteindomäne assoziiert ist.

Domäne.

Wenn ein Ligand an der Rezeptorbindungsstelle (auf der extrazellulären Domäne) bindet, findet eine Phosphorylierung von Aminosäuren (in der Regel Tyrosin) auf der intrazellulären Domäne statt. Diese Phosphorylierung setzt eine Kaskade von Signalen in Gang, die zur Gentranskription führt. Diese intrazelluläre Domäne bindet Phosphatgruppen sowohl an sich selbst als auch an andere Proteine und fungiert als phosphorylierendes Protein (Kinase).

Beispiele für Rezeptoren, die an die Kinase gekoppelt sind:

• Zytokinrezeptoren
• Insulin
• Wachstumsfaktoren

Es gibt hauptsächlich drei Arten von Kinase-gekoppelten Rezeptoren:

• Tyrosinkinase-gekoppelte Rezeptoren
  Ein Großteil unserer Wachstumsrezeptoren ist TKR.
• Serin/Threonin-Kinase-Rezeptoren
  Phosphorylatspezifische Serine und Threonine
• Guanylylcyclase-Rezeptoren
  Enzyme, die cGMP in GTP synthetisieren.

Einige Kinase-gekoppelte Rezeptoren haben keine Direkte Verbindung zu Rezeptoren an der Außenseite der Zelle.

Mutationen in Kinase-Enzymen können die Regulation der Zellteilung und auch die Prozesse des Immunsystems stark beeinflussen.

Seit den 2000er Jahren sind Kinasen die häufigsten Zielproteine für neue Krebsmedikamente. Diese neuen Medikamente wirken in der Regel als Kinase-Hemmer.

Quellen / weiterlesen:

https://en.wikipedia.org/wiki/Receptor_tyrosine_kinase

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2914105/

https://www.researchgate.net/profile/Ronald_Evans2/publication/235233900_Nuclear_Receptors_and_Lipid_Physiology_Opening_the_X-Files/links/0046353bece6feb0fc000000/Nuclear-Receptors-and-Lipid-Physiology-Opening-the-X-Files.pdf