LDL-Rezeptor

Der LDL-Rezeptor ist ein Membranrezeptor, der am Endoplasmatischen Reticulum synthetisiert, im Golgi-Apparat glykosyliert und dann an die Zelloberfläche transportiert wird. Dort vermittelt er mit seinen außerhalb der Zelle gelegenen Bindungsstellen die spezifische Bindung an das Apoprotein B-100, den Proteinanteil der LDL.

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Funktion

LDL-Rezeptoren findet man auf nahezu allen Zelltypen, da sie die Versorgung der Körperzellen mit dem in der LDL transportierten Cholesterin sicherstellen.

Für die Aufklärung des vom LDL-Rezeptor genutzten Aufnahmemechanismus und die Bedeutung für den Cholesterinhaushalt wurden Joseph Leonard Goldstein und Michael S. Brown 1985 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.

Die beladenen Rezeptoren konzentrieren sich an bestimmten Stellen der Zelloberfläche, sogenannten Coated Pits (Caveolae) , und werden zusammen mit dem LDL-Partikel innerhalb weniger Minuten durch Endozytose in die Zelle geschleust. Hierbei schnüren sich die Coated Pits von der Plasmamembran in Richtung des Zellinneren ab und bilden kleine, membranumhüllte Kugeln, die Coated Vesicles.

Diese Vesikel sind durch eine Clathrinhülle stabilisiert, die aus vielen zusammengelagerten Clathrin-Molekülen (in Form von Triskelions) besteht. Die Clathrinhülle zerfällt kurz nach der Abschnürung des Vesikels, das dadurch zu einem sogenannten Endosom wird. In diesem fällt kontinuierlich der pH-Wert, während das Endosom "reift". In einem CURL (Compartment for Uncoupling of Receptor and Ligand) genannten Stadium trennt sich aufgrund des sauren Milieus die LDL vom LDL-Rezeptor.

Während die Rezeptoren erneut an die Oberfläche der Zellmembran transportiert werden (Rezeptor-Recycling), fusionieren im Zellinneren die LDL-haltigen Endosomen mit Lysosomen zu sekundären Lysosomen. Dort werden die LDL-Partikel enzymatisch abgebaut. Der Proteinanteil wird in Aminosäuren zerlegt und die Cholesterinester durch eine lysosomale Lipase in Cholesterin und freie Fettsäuren gespalten. Das so freigesetzte Cholesterin kann dann in die Zellmembran eingefügt werden (siehe auch Membrantransport), in den entsprechenden Geweben zur Synthese von Steroidhormonen verwendet oder als Cholesterin-Ester gespeichert werden.

Gendefekt des Rezeptors

Ein genetischer Defekt des LDL-Rezeptors ist die Ursache für die Erbkrankheit "familiäre Hypercholesterinämie". Die Patienten besitzen wenig bis keine funktionsfähigen LDL-Rezeptoren. Da sowohl die Transkription des LDL-Rezeptors als auch die zelluläre Eigensynthese von Cholesterin durch intrazelluläres Cholesterin revers reguliert werden, entsteht in den Patienten ein Teufelskreis mit der Folge eines dramatisch erhöhten LDL-Cholesterinspiegels im Serum, der begleitet wird von einer intrazellulären Überproduktion an Cholesterin. Die Lebenserwartung der Betroffenen ist extrem niedrig. Schon im Kindesalter leiden sie an einer sich rasch ausbreitenden Arteriosklerose. Die cholesterinabhängige Transkriptionsregulation des LDL-Rezeptors kann jedoch zur Therapie heterozygoter LDL-Rezeptordefekte genutzt werden: Durch pharmakologische Hemmstoffe der zellulären Cholesterinsynthese (Statine) verarmen die Zellen an Cholesterin und erhöhen die Transkription des gesunden Allels, so daß die LDL-Rezeptorlevel Werte erreichen, die denen von Gesunden ähnlich sind. Als Folge steigt die LDL-Aufnahme wieder und die erhöhten LDL-Spiegel im Serum werden reduziert.

Eine übermäßige Zufuhr von Cholesterin mit der Nahrung führt ebenfalls zur Erhöhung des LDL-Cholesterinspiegels im Blut, da die mit Cholesterin gesättigten Zellen die Transkription des LDL-Rezeptors stark verringern. Dabei kommt es zu einem der "familiären Hypercholesterinämie" ähnlichen, jedoch weniger ausgeprägten Effekt.