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Hormone wirken durch Bindung an spezifische Rezeptoren
Hormonrezeptoren müssen hochspezifisch das richtige Hormon erkennen und eine hohe Bindungsaffinität aufweisen (übliche Hormonkonzentrationen sind 10^-11 bis 10^-9 mol/L)
die Spezifität wird definiert durch den Hormonrezeptor
die Bindung des Hormons löst eine Konformationsänderung des Rezeptors aus
nach der Bindung leiten die Rezeptoren die Information an die Zelle weiter (Transduktion der Information), wodurch komplexe intrazelluläre Signaltransduktionskaskaden ausgelöst werden: Proteinphosphorylierungen, Enzymaktivierungen u. a. = (Postrezeptor-Effekte)

8.1 – Zellmembranassoziierte Hormonrezeptoren

bestehen aus einer bis mehreren verschiedenen Untereinheiten (z.B. α-, β-Untereinheit)
bestehen in der Regel aus:
- einem extrazellulären Anteil: bindet das Hormon
- einem transmembranösen Anteil: bildet die «Verankerung» des Rezeptors
- einem intrazellulären Anteil: Interagiert
  - bei G-Protein-gekoppelten Rezeptoren mit einem G-Protein, welches das Effektormolekül aktiviert = Aktivierung von Enzym, welches die Synthese des second messengers katalysiert
  - bei enzymgekoppelten Rezeptoren direkt mit dem Effektormolekül = Enzym, welches Synthese des second messengers katalysiert

8.1.1 – 7-Transmembrandomänen-Rezeptor (G-Protein gekoppelt)

Rezeptoren bestehen aus 7 transmembranösen Domänen, mit G-Protein gekoppelt
es existieren verschiedene G-Proteine; alle bestehen aus 3 Untereinheiten (α,β und γ)
α-Untereinheit (Gα) wirkt auf Adenylatzyklase und Phospholipase C Synthese der Second Messenger cAMP bzw. DAG (Diacylglyzerin) und IP₃ (Inositol-1,4,5-triphosphat)
die Wirkung von Gα ist abhängig davon, welches Hormon an den Rezeptor bindet. Gα hemmt oder aktiviert die Adenylatzyklase bzw. Phospholipase C
Mutationen des Rezeptors oder des G-Proteins können verschiedene endokrinologische Erkrankungen verursachen
Liganden: zB. TSH, ACTH, PTH, Adrenalin, Glukagon

8.1.2 – Einzel-Transmembrandomänen-Rezeptor

8.1.3 – Guanylatzyklase-gekoppelter Rezeptor

Liganden: Acetylcholin, atriales natriuretisches Peptid (ANP), Histamin, Bradykinin, Endothelium-Derived Releasing Factor (EDRF)
Effektormolekül: Guanylatzyklase

Figure 8.7 – Abb. A-1.2 d Guanylatzyklase-gekoppelter Rezeptor

Hormonrezeptoren lassen sich in membranassoziierte und intrazelluläre Rezeptoren unterteilen

Membranassoziierte Hormonrezeptoren: nicht lipophile Hormone: Protein/Polypeptide und Katecholamine (polare Hormone) binden an Rezeptoren, die mit der Zellmembran assoziiert sind
Intrazelluläre Hormonrezeptoren: Steroid- und Schilddrüsenhormone (lipophile Hormone) binden an Rezeptoren, die intrazellulär lokalisiert sind

Zellmembranassoziierte Informationsvermittlung (Signaltransduktion), b Informationsvermittlung (Signaltransduktion) über intrazelluläre Hormonrezeptoren

Figure 8.8 – Abb. A-1.6 a Zellmembranassoziierte Informationsvermittlung (Signaltransduktion), b Informationsvermittlung (Signaltransduktion) über intrazelluläre Hormonrezeptoren

8.2 – Intrazelluläre Rezeptoren

8.2.1 – Funktion und Struktur

Zellkernrezeptoren sind spezielle Rezeptorproteine, die entweder im Zytoplasma oder direkt im Kernliegen
Zellkernrezeptoren sind charakterisiert durch eine hormonbindende Region und eine DNA-bindende Region
Bindung des Hormons führt zur Aktivierung und Bindung der Rezeptoren an Hormone-responsive Elements (HRE) der DNA in Promoter-Abschnitten don Zielgenen oder anderen Transkriptionsfaktoren und kontrollieren so die Genexpression

8.2.2 – Steroidrezeptorfamilie

z.B. Glukokortikoid-, Mineralokortikoid- , Progesteron- und Androgenrezeptor
im inaktiven Zustand bilden Rezeptoren mit speziellen Proteinen (z.B. Heat Shock Proteins, HSP) multimere Komplexen im Zytoplasma
Hormonbindung an Rezeptor: Dissoziation der HSP und Transport des Hormon-Rezeptor Komplexes in den Zellkern Bindung an HRE der DNA
Hemmung oder Stimulation der Expression der hormonabhängigen Gene (genomischer Effekt)
Steroidhormoneffekte aber auch über zellmembranassoziierte Rezeptoren

8.2.3 – Thyroidrezeptorfamilie

z.B. Schilddrüsenhormon- und Östrogenrezeptor
im Zellkern, bereits an HRE der DNA gebunden
Hormon bindet im Zellkern an Rezeptor Stimulation oder Hemmung die Expression der Hormonabhängigen Gene

Intrazelluläre Rezeptoren a Aufbau, b Funktionsweise 1 Lipophiles Hormon diffundiert durch die Zellmembran 2 Bindung an Rezeptor im Zytoplasma/Nukleus 3 Rezeptor-Hormon-Komplex bindet an spezifische DNA-Region (Hormone-responsive Element) 4 Aktivierung/Hemmung bestimmter Gene, PB plasmatisches Bindungsprotein, TF: Transkriptionsfaktor, PP: Protein, das Prox. Promotor bindet

Figure 8.9 – Abb. A-1.10 Intrazelluläre Rezeptoren a Aufbau, b Funktionsweise 1 Lipophiles Hormon diffundiert durch die Zellmembran 2 Bindung an Rezeptor im Zytoplasma/Nukleus 3 Rezeptor-Hormon-Komplex bindet an spezifische DNA-Region (Hormone-responsive Element) 4 Aktivierung/Hemmung bestimmter Gene, PB plasmatisches Bindungsprotein, TF: Transkriptionsfaktor, PP: Protein, das Prox. Promotor bindet

8 Wirkmechanismen von Hormonen