Allgemeine Second-Messenger-Vorgänge
Second Messenger dienen als intrazelluläre Botenstoffe, die Signale innerhalb einer Zelle weiterleiten. Ihre Hauptaufgabe ist die Signalverstärkung: Ein einzelnes extrazelluläres Signal (First Messenger) kann zur Bildung zahlreicher Second-Messenger-Moleküle führen.
Der Ablauf ist dabei immer ähnlich: Zuerst wird ein extrazelluläres Signal (First Messenger/Ligand) freigesetzt, zum Beispiel durch ein Aktionspotential. Dieses Signal aktiviert dann den intrazellulären Botenstoff (Second Messenger). Der Second Messenger initiiert schließlich eine Signalkaskade und löst weitere zelluläre Prozesse aus.
Am Beispiel von cAMP lässt sich dieser Vorgang genauer erklären: Noradrenalin (ein Neurotransmitter) wird durch ein Aktionspotential in den synaptischen Spalt ausgeschüttet. Es bindet an einen β-adrenergen Rezeptor in der postsynaptischen Membran, der mit einem inaktiven G-Protein verbunden ist. Dies führt zum Austausch von GDP gegen GTP und aktiviert das G-Protein.
Gut zu wissen: Dieser Verstärkungsmechanismus ist extrem effizient – ein einziges Signal von außen kann hunderte oder tausende intrazelluläre Reaktionen auslösen!
Das aktivierte G-Protein stimuliert das Enzym Adenylatzyklase, welches ATP in cAMP umwandelt. Das cAMP aktiviert eine Proteinkinase, die Phosphatgruppen auf K+-Kanäle überträgt und diese dadurch schließt. Dadurch können keine K+-Ionen mehr aus der Zelle strömen, das postsynaptische Potential wird verringert und das Neuron ist leichter erregbar.
