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Molekularer Wirkmechanismus von TSH in der Schilddrüsenzelle

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Fragestellung: Wie bewirkt die TSH-Bindung an den TSH-Rezeptor der Schilddrüsenzelle die T3/T4- Synthese und -Ausschüttung?
Aufgabe: Stellen Sie den unten beschriebenen molekularen Mechanismus der TSH-Wirkung in einer Schilddrüsenzelle in einer Skizze dar (nutzen Sie gegebenenfalls die Hilfe 1).

Bindet TSH extrazellulär an den TSH-Rezeptor (TSHR) in der Schilddrüsenzellmembran, so aktiviert dies intrazellulär ein am Rezeptor liegendes G-Protein. Die Aktivierung führt zur Bildung von cAMP aus ATP. Dieses aktiviert die Proteinkinase A (PKA). Diese bildet einen Transkriptionsfaktor (TF) (intrazelluläre Signaltransduktion). Dieser Transkriptionsfaktor bindet an die DNA und ermöglicht die Transkription verschiedener Zielgene (ZG) für Schlüsselenzyme der Schilddrüsenhormonsynthese, somit können T3 und T4 gebildet werden.

Molekulare Wirkung von T3 in den Zielzellen

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T3 und T4 können in die Zielzellen transportiert werden. Ausschließlich T3 wirkt in den Zielzellen als Botenstoff. T4 ist die Vorstufe für T3. Es wird in den Körperzellen bedarfsabhängig in T3 umgewandelt. Im Zellkern hebt T3 eine bestehende Hemmung der Transkription der Zielgene auf und bewirkt so die entsprechende Bildung wichtiger Enzyme für die Synthese der Zielproteine. Im Detail geschieht dies wie im Folgenden aufgeführt:
T3 und T4 gelangen über zwei spezifische Carrier aktiv durch die Zellmembran der Zielzellen. T4 wird unter Abspaltung eines Jodatoms zu T3 umgebaut. T3 bindet im Zellkern an den T3-bindenden Rezeptor (TR). TR ist an einen weiteren Rezeptor (Retinoid-X-Rezeptor, RXR) gebunden. Dieser Komplex bindet im Zellkern an einen DNA-Abschnitt (Promotorregion), das T3-Response-Element (TRE). Dadurch wird die Expression von Genen für Enzyme für die Synthese der Zielproteine reguliert. Ohne T3 bindet ein Corepressor an den TR-RXR-Komplex, wodurch die Transkription wichtiger Gene unterbunden ist. Wenn T3 an TR gebunden ist, bindet stattdessen ein Coaktivator an den Komplex. So löst eine hohe T3-Konzentration in den Zielzellen die Hemmung der Transkription auf und wichtige Zielgene können nun vermehrt transkribiert werden.

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