Darstellung der bisher bekannten Signalverarbeitungswege in den Riechzilien von Wirbeltieren.
Links: Riechzellen im Zellverband mit den Epithelzellen des Riechepithels. Die chemosensorischen Zilien
sind in eine Mukusschicht eingebettet und stehen in Kontakt mit der Atemluft in der Nasenhöhle. Der
Mukus verhindert das Austrocknen der Zilien, bringt die Duftstoffe in Lösung und stellt Ionen bereit,
die den duftinduzierten Rezeptorstrom leiten.
Rechts: Schematische Darstellung der molekularen Komponenten der chemo-elektrischen Transduktion.
Prozesse, die den Rezeptorstrom aktivieren, sind grün dargestellt. Die Abschaltung des Rezeptorstroms
ist durch rote Pfeile symbolisiert. Duftstoffe werden im Mukus gelöst und binden an Rezeptorproteine
(R) in der Zilienmembran. Die meisten bekannten Duftstoffe aktivieren über ein G-Protein (Golf) die
olfaktorische Adenylatzyklase (AC), so daß bei Duftstimulation die cAMP-Konzentration in den Zilien
ansteigt. cAMP aktiviert Kationenkanäle in der Zilienmembran. Diese Kanäle leiten vor allem Calcium
aus dem Mukus in die Zilien und verursachen damit einen Anstieg der ziliären Calciumkonzentration.
Dies wiederum führt zur Öffnung Calcium-gesteuerter Chloridkanäle, die einen Chloridfluß aus den Zilien
in den den Mukus leiten. Kationeneinstrom und Anionenausstrom bilden zusammen den Rezeptorstrom, der
die Zilienmembran depolarisiert und die Zelle elektrisch erregt.
Calcium sorgt auch für die Abschaltung des Rezeptorstroms: Die cAMP-gesteuerten Kationenkanäle werden
gehemmt, und gleichzeitig wird die cAMP-Konzentration durch Phosphodiesterase (PDE) gesenkt. Beide
Prozesse werden durch das Calcium-bindende Protein Calmodulin vermittelt. Calcium wird aus den Zilien
durch Natrium/Calcium-Austauscher entfernt. Diese Moleküle nutzen die elektrochemische Potentialdifferenz
des Natriums und koppeln Calciumexport an Natriumeinstrom.
Stephan Frings, Uni Heidelberg, Abt. Molekulare Physiologie
Juni 2003
s.frings@zoo.uni-heidelberg.de
