GPCR-Mechanismus: Neurotransmitter und Geruchsrezeptoren aktivieren G-Proteine zur Modulation von Adenylylcyclase, PLC und Ionenkanälen

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) sind die größte Rezeptor-Superfamilie. Neurotransmitter (Dopamin, Serotonin, Acetylcholin, GABA, Glutamat usw.) und Geruchsstoffe binden an spezifische GPCRs und initiieren kanonische Signalwege:

1. Ligandbindung → konformationelle Veränderung des GPCR.
2. Gα-Untereinheit tauscht GDP gegen GTP aus, dissociiert von Gβγ.
3. Gα und Gβγ regulieren Effektoren:
   • Gα_s → stimuliert Adenylylcyclase → ↑cAMP → PKA.
   • Gα_i/o → hemmt Adenylylcyclase → ↓cAMP.
   • Gα_q/11 → aktiviert PLCβ → IP₃/DAG → Ca²⁺-Freisetzung, PKC-Aktivierung.
   • Gβγ → moduliert Ionenkanäle (GIRK, Ca_v), PI3K, GRKs.
4. Signalbeendigung: GTP-Hydrolyse, GRK-Phosphorylierung, β-Arrestin-Bindung, Internalisierung.

Olfaktorische Spezifika

Geruchsstoffe binden an Geruchsrezeptoren (ORs, Klasse-A-GPCRs) auf den Zilien olfaktorischer sensorischer Neuronen → G_olf (Gα_s-ähnlich) → cAMP → öffnet zyklisch-nukleotid-gesteuerte (CNG) Kanäle → Depolarisation → Aktionspotentiale zum Riechkolben.

Allgegenwart

Derselbe Mechanismus liegt der Sehfähigkeit (Rhodopsin), dem Geschmack (T1R/T2R) und den meisten hormonellen/neurotransmitterlichen Signalwegen zugrunde.