cGMP

Im menschlichen Organismus wird cGMP durch die Guanylylcyclase aus GTP synthetisiert. Es existieren zwei Isoformen des Enzyms, die in unterschiedlichen Geweben vorkommen und unterschiedlich aktiviert werden. Entweder ist es in die Zellmembran eingelagert und wird von ANP stimuliert oder es kommt im Zytosol vor und wird durch NO aktiviert.

Der Abbau von cGMP zu GMP wird hydrolytisch über eine cGMP-spezifische Phosphodiesterase vermittelt.

Die Funktionen von cGMP sind sehr unterschiedlich, beruhen aber auf nur zwei verschiedenen Prinzipien:

• cGMP-abhängige Proteinkinasen (Proteinkinase G): Sie gehören zur Familie der Threonin-Serin-Kinasen und kommen in hohen Konzentrationen in der glatten Muskulatur vor. Der N-terminale Bereich der Proteinkinase enthält eine autoinhibitorisch wirksame Pseudosubstrat-Region, deren negativ-regulierende Wirkung durch Bindung an cGMP aufgehoben wird. Dadurch wird die Relaxation der glatten Muskulatur ausgelöst und resultiert in einer Vasodilatation oder einer Bronchodilatation.

• cGMP-gesteuerte Ionenkanäle: Sie kommen in Photorezeptorzellen, einzelnen olfaktorischen Neuronen und im Epithel der renalen Sammelrohre vor. Ihre Funktion ist es, in den Sinneszellen im unstimulierten Zustand das Membranpotential der Zellen aufrecht zu erhalten. Bei Aktivierung durch die Phosphodiesterase wird die Hyperpolarisation der Sinneszellen und somit die Reizweiterleitung ausgelöst. In den Sammelrohrepithelzellen sind die Ionenkanäle möglicherweise an der Stimulierung der Natriumausscheidung (Natriurese) beteiligt.