Desensitisierung

Damit eine Zelle nicht durch ein Signalmolekül überstimuliert wird, existieren Regulationsmechanismen für Oberflächenrezeptoren. Auf der Ebene eines Rezeptors erfolgt dies über die Desensitisierung und anschließende Internalisierung in die Zelle über Endozytose. Bekanntestes Beispiel für Rezeptoren, die über Desensitisierung abgeschaltet werden, sind die G-Protein-gekoppelten Rezeptoren. Bei der Desensitisierung werden dabei zwei Mechanismen unterschieden:

Homologe Desensitisierung

Bei der sogenannten homologen Desensitisierung wird der Rezeptor, der einen Liganden gebunden hat, durch eine Kinase (G-Protein-gekoppelte Rezeptorkinase, GRK) phosphoryliert. Diese Phosphorylierung stabilisiert die Bindung zwischen dem Rezeptor und Arrestinen. Dadurch wird die Interaktion mit dem G-Protein verhindert und die Signalweiterleitung unterbrochen.

Heterologe Desensitisierung

Bei der sogenannten heterologen Desensitisierung wird die Signalkette eines Rezeptors unabhängig von der Ligandenbindung unterbrochen bzw. reduziert. Ursächlich dafür ist die Aktivierung anderer Rezeptoren auf der Zelloberfläche. Diese aktivieren über Second messenger Kinasen wie die Proteinkinase A oder C, die nicht den aktivierten Rezeptor selbst phosphorylieren, sondern andere, inaktive Rezeptoren.

Die Bindung von Arrestinen induziert die Internalisierung der entsprechenden Rezeptoren. Über rezeptorvermittelte Endozytose werden sie in die Zelle aufgenommen und recycelt und erneut in die Zellmembran eingebaut. Dieser Prozess wird auch als Resensitisierung bezeichnet. Alternativ werden die Rezeptoren in Lysosomen proteolytisch abgebaut. Letzteres führt zu einer längeren Auslöschung der jeweiligen Signaltransduktion.