Lexikon der Neurowissenschaft: Guanylatcyclase
Guanylatcyclasew, Guanylcyclase, Guanylylcyclase, Abk. GC, E guanylyl cyclase, Bezeichnung für eine Enzymfamilie, die analog zur Adenylatcyclase die Umwandlung von Guanosin-5'-triphosphat (GTP) in cGMP katalysiert, das als sekundärer Bote (second messenger) in der Signaltransduktion wirkt und die cGMP-abhängige Proteinkinase (Proteinkinase G) aktiviert ( siehe Zusatzinfo ). Die membrangebundene GC (3 Isoformen mit ca. 120 kDa) wird direkt über extrazelluläre Liganden wie atriales natriuretisches Peptid (ANP) in seiner Rezeptordomäne stimuliert, mit nachfolgender Aktivierung seiner katalytischen Domäne. Die lösliche GC(E soluble GC) besitzt nur die katalytische Domäne und wird v.a. durch Bindung von Stickoxid an Häm, die prosthetische Gruppe von löslicher GC, stimuliert. Hormone, natriuretische Peptide.
In Säugerzellen findet man drei membrangebundene Isoformen: GC-A, GC-B und GC-C. Diese Membranproteine sind Monomere mit unterschiedlichen extrazellulären Domänen, an die die verschiedenen Liganden binden. Die intrazellulären katalytischen Domänen sind homolog. Bereiche zwischen den membranverankernden und den katalytischen Domänen der Guanylatcyclasen sind homolog zu denen von Rezeptor-Tyrosin-Kinasen. Die GC-A und GC-B in bestimmten Zellen des Herzens und des Gehirns sind durch natriuretische Peptide stimulierbar, die eine Vasodilatation (Vasodilatatoren) auslösen und den Natrium- und Wasserhaushalt der Zellen beeinflussen. Die löslichen Guanylatcyclase-Formen (GC-S) bilden Heterodimere aus α1- und β1- oder β2-Untereinheiten mit einer katalytischen Domäne, die der der membrangebundenen Formen homolog ist.
Guanylatcylase
In den Stäbchen der Netzhaut ist eine Guanylatcyclase für die Aufrechterhaltung eines bestimmten cGMP-Spiegels verantwortlich. Wird ein Photon durch den Rezeptor Rhodopsin absorbiert, so aktiviert ein G-Protein (Transducin) eine membranständige cGMP-Phosphodiesterase, die cGMP zu GMP hydrolysiert. cGMP bindet an Ionenkanäle, die in Liganden-gebundener Form den "Geöffnet"-Zustand einnehmen und den Influx von Ionen in die Zelle gewährleisten. Die Erniedrigung der cGMP-Konzentration ist ein Signal zur Schließung dieser Kanäle in der Plasmamembran der Stäbchenzelle. Dadurch nimmt die Guanylatcyclase in der Abschaltung des Sehprozesses und der Adaptation (Hell-Dunkel-Adaptation) eine zentrale Rolle ein und wird in der Sehzelle durch Änderung der Calcium-Konzentration unter Einwirkung des calciumbindenden ProteinsRecoverin an- bzw. abgeschaltet.
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