Cyclisches Guanosinmonophosphat

Strukturformel
Strukturformel des cyclischen Guanosinmonophosphats
Allgemeines
Name Cyclisches Guanosinmonophosphat
Andere Namen

cGMP

Summenformel C10H12N5O7P
CAS-Nummer 7665-99-8
Kurzbeschreibung

farbloser Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 345,21 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 315-319-335
P: 261-​305+351+338 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
Reizend
Reizend
(Xi)
R- und S-Sätze R: 36/37/38
S: 22-26-36
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden


Cyclisches Guanosinmonophosphat (kurz cyclisches GMP, cyclo-GMP oder cGMP) ist ein Second Messenger, ein zellulärer Botenstoff, der für die Weiterleitung von Signalen in der Zelle verantwortlich ist (Signaltransduktion). Als solcher ist er u. a. beim Sehvorgang in den Stäbchen und Zapfen der Retina, der Relaxation der glatten Muskulatur der Blutgefäße und der Regulation des Insulinspiegels beteiligt. Die meisten seiner Wirkungen bei der Signaltransduktion entfaltet cGMP vermutlich über die cGMP-abhängige Proteinkinase (Proteinkinase G).

Biosynthese und Abbau

cGMP entsteht aus Guanosintriphosphat (5′-GTP), einem ATP-Analogen. Für diese Umwandlung gibt es mindestens zwei Formen (Isoenzyme) der Guanylylcyclase

  • eine ist in die Plasmamembran eingelagert und wird durch die Hormone atriales natriuretisches Peptid (ANP) und BNP stimuliert. Die Hormon-Bindungsstelle zeigt nach außen, die cGMP-bildende Domäne nach innen.
  • die andere gibt es im Cytosol bestimmter Zellen. Es handelt sich um ein Häm-Protein, das durch Stickstoffmonoxid (NO) aktiviert wird. Während die Wirkungsdauer von NO (durch Oxidation) limitiert ist, ist seine Freisetzung aus Nitroglycerin ein langsamer Prozess.

Das cGMP-Signal wird durch eine Phosphodiesterase beendet, die den Second Messenger zu Guanosinmonophosphat (5′-GMP) hydrolysiert.

Funktion

Welches Signal vermittelt wird, hängt vom Gewebe ab:

  • in der Niere und im Darm reguliert es den Ionentransport
  • in der glatten Muskulatur signalisiert es Entspannung und führt somit beispielsweise zu einer Erweiterung von Blutgefäßen (Vasodilatation) und einer Erweiterung der Bronchien
  • in den Sehzellen (Stäbchen) steigert es den Einstrom von Natriumionen (Na+) durch Natriumkanäle
  • Insulin scheint den cAMP- und cGMP-Spiegel gegenläufig zu regulieren: Die cAMP-Konzentration sinkt während die des cGMP steigt
  • möglicherweise ist cGMP an der Entwicklung von Hirnfunktionen beteiligt

Sehen

Cyclisches Guanosinmonophosphat ist ein wichtiger Botenstoff bei der visuellen Signaltransduktion. Fällt wenig Licht auf die Lichtsinneszellen, weisen diese eine hohe cGMP-Konzentration auf. Dies führt in deren Zellmembran zu einer ständigen Öffnung von cGMP-gesteuerten Ionenkanälen. Hierdurch bedingt weist die Lichtsinneszelle ein vermindertes Membranpotential auf und ihr Neurotransmitter, Glutamat, wird konstant ausgeschüttet. Dies wiederum führt zu einer beständigen Aktivierung der nachgeschalteten Bipolar- und Ganglienzellen mit Off-Zentrum.

Bei einem verstärkten Lichteinfall auf die betreffenden Lichtsinneszellen kommt es dort zu einer Strukturänderung des lichtempfindlichen Proteins Rhodopsin. Diese Strukturänderung führt über einen Zwischenschritt zur Aktivierung von Phosphodiesterasen. Phosphodiesterasen sind Enzyme, die cGMP abbauen. In der Folge des sinkenden cGMP-Spiegels schließen sich die Ionenkanäle, es wird weniger Glutamat ausgeschüttet und die nachgeschalteten Nervenzellen mit Off-Zentrum werden weniger stark erregt.

Bei den den Lichtsinneszellen nachgeschalteten Nervenzellen (Bipolar- und Ganglienzellen) mit On-Zentrum verläuft der Vorgang umgekehrt.

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 Datenblatt Guanosine 3′,5′-cyclic monophosphate bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 23. März 2011.

Siehe auch

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die News der letzten 7 Tage

08.04.2021
Mikrobiologie | Zytologie | Taxonomie
Cyanobakterien mögen es gesellig
Forschende vom Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH haben drei verschiedene Cyanobakterien und ihre assoziierten Mikroorganismen untersucht.
08.04.2021
Neobiota | Land-, Forst- und Viehwirtschaft
Invasive aquatische Arten verursachen Schäden in Milliardenhöhe
Wenn sich Pflanzen oder Tiere aufgrund menschlicher Aktivitäten in Ökosystemen außerhalb ihres natürlichen Verbreitungsgebietes etablieren, können sie erhebliche wirtschaftliche Schäden verursachen.
08.04.2021
Anthropologie | Genetik | Paläontologie
Bisher ältestes Genom moderner Menschen rekonstruiert
Team zweier Max-Planck-Institute und der Universität Tübingen datiert fossilen Schädel aus Tschechien anhand von eingekreuzten Neandertalergenen. Alter von mehr als 45.000 Jahren bestimmt.
07.04.2021
Mikrobiologie | Evolution
Auf der Suche nach dem ersten Bakterium
Wie sah der Ahnherr aller Bakterien aus, wo lebte er und wie ernährte er sich? Auf diese Fragen fand nun ein Forschungsteam Antworten.
06.04.2021
Ökologie | Paläontologie | Meeresbiologie
Tigerhai-Angriff vor 14.5 Millionen Jahren endete tödlich für steirische Seekuh
Forschende des Naturhistorischen Museums Wien identifizierten ein einzigartiges fossiles Skelett einer Seekuh.
06.04.2021
Physiologie | Paläontologie | Meeresbiologie
Hautnah: Wie Säuger das Wasser zurückeroberten
Flusspferde und Wale sind nahe Verwandte, aber ihre „aquatische“ Haut stammt nicht von einem gemeinsamen Vorfahren.
06.04.2021
Genetik | Ethologie | Insektenkunde
Ameisen reagieren auf soziale Isolation
Ameisen reagieren auf soziale Isolation ähnlich wie Menschen oder andere soziale Säugetiere.
06.04.2021
Anthropologie | Paläontologie | Video
Menschheitsgeschichte: Früher Homo sapiens im Outback Afrikas
Ein internationales Forschungsteam liefert erstmals mehr als 100.000 Jahre alte Belege für moderne Menschen in der Kalahari-Wüste im Landesinneren Afrikas.
06.04.2021
Klimawandel | Land-, Forst- und Viehwirtschaft
Milch von weidenden Kühen besser für das Klima als Milch von Kühen in Stallhaltung?
Weidebasierte Milchproduktion kann hohe Milchleistung mit sehr niedrigen Methanemissionen verbinden.
06.04.2021
Meeresbiologie
Effektive Beutejagd in der Tiefsee
Ein internationales Forscherteam hat untersucht, warum Delfine und Wale rekordverdächtige Tauchgänge in mehrere Kilometer Tiefe durchführen.