Ryanodin-Rezeptor: Unterschied zwischen den Versionen
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Aktionspotenziale, die den Dihydropyridin-Rezeptor im T-Tubulus erreichen, bewirken eine Konformationsänderung des Ryanodin-Rezeptors, der daraufhin durchlässig für Calciumionen wird. Die erhöhte intrazelluläre Calciumkonzentration löst an den [[Sarkomer]]en die Kontraktion aus. | Aktionspotenziale, die den Dihydropyridin-Rezeptor im T-Tubulus erreichen, bewirken eine Konformationsänderung des Ryanodin-Rezeptors, der daraufhin durchlässig für Calciumionen wird. Die erhöhte intrazelluläre Calciumkonzentration löst an den [[Sarkomer]]en die Kontraktion aus. | ||
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Im Skelettmuskel ist der Ryanodin-Rezeptor RyR1 in einem Teil der Triade aus einem [[T-Tubulus]] und zwei Zisternen des [[sarkoplasmatisches Retikulum| | Im Skelettmuskel ist der Ryanodin-Rezeptor RyR1 in einem Teil der Triade aus einem [[T-Tubulus]] und zwei Zisternen des [[sarkoplasmatisches Retikulum|sarkoplasmatischen Retikulums]] eingeschaltet. Dort sitzt er in der Wand des sarkoplasmatischen Retikulums. Nachdem ein [[Aktionspotential]] über die Membran der Skelettmuskelzelle spannungsabhängige [[L-Typ-Calciumkanal|L-Typ-Calciumkanäle]] (Dihydropyridinrezeptoren) im T-Tubulus-System aktiviert, kommt es durch eine direkte Protein-Protein-Wechselwirkung zur Aktivierung des Ryanodin-Rezeptors. RyR1 wird mit RyR3 [[Genexpression|coexprimiert]], allerdings - mit Ausnahme des Diaphragmas - in wesentlich höherem Maße. Dennoch hat das Expressionslevel von RyR3 ebenfalls großen Einfluss auf die Konzentration der freien Kalziumionen im [[Myoplasma]]. | ||
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Im Herzmuskel hat der Ryanodin-Rezeptor RyR2 eine ähnliche Funktion. Er befindet sich dort ebenfalls in der Wand des sarkoplasmatischen Retikulums, wo er eine wichtige Rolle bei der [[elektromechanische Kopplung|elektromechanischen Kopplung]] spielt. Er erhöht bei Aktivierung den intrazellulären Calciumspiegel der Herzmuskelzelle, was für eine Kontraktion essentiell ist. Anders als im Skelettmuskel | Im Herzmuskel hat der Ryanodin-Rezeptor RyR2 eine ähnliche Funktion. Er befindet sich dort ebenfalls in der Wand des sarkoplasmatischen Retikulums, wo er eine wichtige Rolle bei der [[elektromechanische Kopplung|elektromechanischen Kopplung]] spielt. Er erhöht bei Aktivierung den intrazellulären Calciumspiegel der Herzmuskelzelle, was für eine Kontraktion essentiell ist. Anders als im Skelettmuskel ist der Ryanodin-Rezeptor nicht über direkte Protein-Protein-Wechselwirkung an den DHPR gekoppelt. Vielmehr werden während einer [[Depolarisation]] die [[L-Typ-Calciumkanal|L-Typ-Calciumkanäle]] (DHPR) in den T-Tubuli der Herzmuskelzelle geöffnet. Die durch diesen Kanal eingeschleusten Calciumionen binden intrazellulär an RyR2 des sarkoplasmatischen Retikulums, das daraufhin die Durchlässigkeit für Calciumionen erhöht und die intrazelluläre Calciumkonzentration steigert. | ||
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Mutationen in den Genen der Ryanodin-Rezeptoren sind mit kongenitalen [[Myopathie]]n | [[Mutation|Mutationen]] in den [[Gen|Genen]] der Ryanodin-Rezeptoren sind mit kongenitalen [[Myopathie]]n assoziiert. So werden Mutationen des RyR3-Gens mit der [[rezessiv]] vererbten [[Nemalin-Myopathie]] in Zusammenhang gebracht. Auch Mutationen des RyR1-Gens sind an der Entstehung verschiedener Myopathien beteiligt, etwa der [[Multicore-Myopathie]], der [[Myotubuläre Myopathie|myotubulären Myopathie]] und der [[Myopathie mit kongenitaler Fasertypendisproportion]]. | ||
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Aktuelle Version vom 20. August 2024, 08:34 Uhr
Synonym: Ryanodinrezeptor
Definition
Der Ryanodin-Rezeptor, kurz RyR, ist ein ligandenabhängiger Calciumkanal, der bei der Auslösung von Muskelkontraktionen für die elektromechanische Kopplung verantwortlich ist. Er setzt Calciumionen aus dem sarkoplasmatischen Retikulum in das Zytosol frei.
Hintergrund
Ryanodin-Rezeptoren sind nach dem Diterpenderivat Ryanodin aus Ryania speciosa (Salicaceae) benannt, das an diese Rezeptoren bindet und für den Menschen bereits in geringen Mengen giftig ist.
Physiologie
Der Ryanodin-Rezeptor existiert in drei Isoformen. RyR1 kommt in Skelettmuskelzellen vor, RyR2 befindet sich in Herzmuskelzellen und RyR3, ursprünglich im Gehirn entdeckt, mit höchster Expression im Diaphragma. Der Ryanodin-Rezeptor ist an der Muskelkontraktion in beiden Muskeltypen beteiligt, da er als ligandenabhängiger Calciumkanal fungiert, der Calciumionen aus dem sarkoplasmatischen Retikulum ins Zytosol schleust und damit den intrazellulären Calciumspiegel erhöht. Aktionspotenziale, die den Dihydropyridin-Rezeptor im T-Tubulus erreichen, bewirken eine Konformationsänderung des Ryanodin-Rezeptors, der daraufhin durchlässig für Calciumionen wird. Die erhöhte intrazelluläre Calciumkonzentration löst an den Sarkomeren die Kontraktion aus.
Skelettmuskel
Im Skelettmuskel ist der Ryanodin-Rezeptor RyR1 in einem Teil der Triade aus einem T-Tubulus und zwei Zisternen des sarkoplasmatischen Retikulums eingeschaltet. Dort sitzt er in der Wand des sarkoplasmatischen Retikulums. Nachdem ein Aktionspotential über die Membran der Skelettmuskelzelle spannungsabhängige L-Typ-Calciumkanäle (Dihydropyridinrezeptoren) im T-Tubulus-System aktiviert, kommt es durch eine direkte Protein-Protein-Wechselwirkung zur Aktivierung des Ryanodin-Rezeptors. RyR1 wird mit RyR3 coexprimiert, allerdings - mit Ausnahme des Diaphragmas - in wesentlich höherem Maße. Dennoch hat das Expressionslevel von RyR3 ebenfalls großen Einfluss auf die Konzentration der freien Kalziumionen im Myoplasma.
Herzmuskel
Im Herzmuskel hat der Ryanodin-Rezeptor RyR2 eine ähnliche Funktion. Er befindet sich dort ebenfalls in der Wand des sarkoplasmatischen Retikulums, wo er eine wichtige Rolle bei der elektromechanischen Kopplung spielt. Er erhöht bei Aktivierung den intrazellulären Calciumspiegel der Herzmuskelzelle, was für eine Kontraktion essentiell ist. Anders als im Skelettmuskel ist der Ryanodin-Rezeptor nicht über direkte Protein-Protein-Wechselwirkung an den DHPR gekoppelt. Vielmehr werden während einer Depolarisation die L-Typ-Calciumkanäle (DHPR) in den T-Tubuli der Herzmuskelzelle geöffnet. Die durch diesen Kanal eingeschleusten Calciumionen binden intrazellulär an RyR2 des sarkoplasmatischen Retikulums, das daraufhin die Durchlässigkeit für Calciumionen erhöht und die intrazelluläre Calciumkonzentration steigert.
Glatte Muskulatur
Der Funktion des Ryanodin-Rezeptors in glatten Muskelzellen ist ähnlich zu der Funktionsweise im Herzmuskel.
Nucleus suprachiasmaticus
RyR2 ist in den Neuronen des Nucleus suprachiasmaticus an der Generierung des zirkadianen Rhythmik beteiligt, da er mit weiteren Ionenkanälen die elektrische Erregbarkeit der Nervenzellen verändert. Die Aktivität der Kanäle wird dabei u.a. durch das Gen PER moduliert, das in einem etwa 25-stündigen Rhythmus exprimiert wird.
Klinik
Mutationen in den Genen der Ryanodin-Rezeptoren sind mit kongenitalen Myopathien assoziiert. So werden Mutationen des RyR3-Gens mit der rezessiv vererbten Nemalin-Myopathie in Zusammenhang gebracht. Auch Mutationen des RyR1-Gens sind an der Entstehung verschiedener Myopathien beteiligt, etwa der Multicore-Myopathie, der myotubulären Myopathie und der Myopathie mit kongenitaler Fasertypendisproportion.
Quellen
- Santulli G, Marks AR. Essential Roles of Intracellular Calcium Release Channels in Muscle, Brain, Metabolism, and Aging. Curr Mol Pharmacol. 2015;8(2):206-22.
- Nilipour Y, Nafissi S, Tjust AE et al.: Ryanodine receptor type 3 (RYR3) as a novel gene associated with a myopathy with nemaline bodies. Eur J Neurol. 2018 Mar 2. doi: 10.1111/ene.13607.
- Perez CF, López JR, Allen PD: Expression levels of RyR1 and RyR3 control resting free Ca2+ in skeletal muscle. Am J Physiol Cell Physiol. 2005 Mar;288(3):C640-9.