Guanylatzyklase

Die enzymatische Aktivität der Guanylatzyklasen bewirkt die Umwandlung von Guanosintriphosphat (GTP) in 3'-5'-zyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) unter Abspaltung von Pyrophosphat.

Guanylatzyklasen werden in zwei Klassen unterteilt, die sich jeweils in ihrer Struktur und ihrer subzellulären Lokalisation, vor allem aber bezüglich ihrer Aktivierung durch Liganden, unterscheiden:

• (Plasma-)membrangebundene Guanylatzyklasen (mGC, pGC): Sie werden von extrazellulären Liganden aktiviert. Dabei unterscheidet man 6 Isoformen, die von verschiedenen Genen kodiert werden:
  • Guanylatzyklase A (GC-A, NPR1): bindet das atriale natriuretische Peptid (ANP) und das B-natriuretisches Peptid (BNP)
  • Guanylatzyklase B (GC-B, NPR1): bindet das C-natriuretische Peptid (CNP)
  • Guanylatzyklase C (GC-C, hSTAR): bindet Guanylin und Uroguanylin im Intestinaltrakt, in den Nieren und im lymphatischen Gewebe
  • Guanylatzyklase D (GC-D, GUCY2D), Guanylatzyklase E (GUCY2E) und Guanylatzyklase F (GUCY2F): befinden sich v.a. in der Retina und sind wichtig für den Sehvorgang
• Zytosolische (lösliche) Guanylatzyklasen (engl. soluble guanylyl cyclase, kurz sGC): werden durch Stickstoffmonoxid (NO) aktiviert, weshalb sie durch die Absenkung der intrazellulären Calciumkonzentration die vasodilatierende Wirkung von NO im Gefäßsystem auslösen

Das von Enterobakterien gebildete hitzestabile Enterotoxin (ST) aktiviert Guanylinrezeptoren der Darmmukosa und führt so zur Bildung von cGMP. Diese cGMP-vermittelte Sekretion von Ionen und gleichzeitig auch von Wasser in das Darmlumen ist großteils für die "Reisediarrhö" verantwortlich.

Des Weiteren können Mutationen in den für Guanylatzyklase kodierenden Genen zu folgenden Erkrankungen führen:

• Mutationen im Gen NPR2:
  • Epiphyseale Chondrodysplasie Typ Miura
  • Akromesomele Dysplasie Typ Maroteaux
• Mutationen im Gen GUCY2C:
  • chronische infantile Diarrhö durch Guanylatzyklase C-Überaktivität
  • intestinale Obstruktion des Neugeborenen durch Guanylatzyklase C-Mangel
• Mutationen im Gen GUCY2D:
  • autosomal-dominante Zapfen-Stäbchen-Dystrophie (CRD)
  • Lebersche kongenitale Amaurose (LCA)
  • areoläre zentrale Aderhautdystrophie (CACD)
• Mutationen im Gen GUCY2F
  • X-chromosomale Retinitis pigmentosa

• Rassow et al., Duale Reihe Biochemie, 3. Auflage, Thieme-Verlag
• Löffler/Petrides, Biochemie und Pathobiochemie, 9. Auflage, Springer-Verlag