Die TRP-Kanäle (englisch transient receptor potential channels) sind eine umfangreiche Familie von zellulären Ionenkanälen, die in sechs Unterfamilien gegliedert werden kann. Die Homologie (DNA- bzw. Aminosäuresequenz-Verwandtschaft) zwischen den Unterfamilien ist nur mäßig ausgeprägt. Gemeinsam ist allen Mitgliedern, dass sie 6 Transmembranregionen besitzen und durchlässig für Kationen sind.
Man unterscheidet folgende Unterfamilien:
- klassische Unterfamilie (TRPC)
- Vanilloid-Rezeptor Unterfamilie (TRPV)
- Melastatin Unterfamilie (TRPM)
- Mucolipin Unterfamilie (TRPML)
- Polycystin Unterfamilie (TRPP)
- ANKTM1 (TRPA)
Man vermutet, dass jeweils vier Protein-Untereinheiten in der Zellmembran einen Ionen-Kanal mit einer zentralen Pore bilden (Tetramer). Sowohl Homotetramere (vier gleiche Untereinheiten) als auch Heterotetramere (Tetramere aus mehreren verschiedenen Untereinheiten) sind möglich.
TRP-Kanäle sind entwicklungsgeschichtlich sehr alt (sie finden sich z.B. bereits in Hefezellen). Die Funktion der meisten TRP-Kanäle ist allerdings noch weitgehend ungeklärt.
Insekten beispielsweise benötigen TRP-Kanäle zum Sehen und bei der Schmerzwahrnehmung.
Beim Menschen spielen TRPV-Kanäle eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung von Geschmack (süß, sauer, umami), Pheromonen, Temperatur (warm, heiß, kalt), Schmerz u.a..
Der Name "transient receptor potential" ist im Grunde die Beschreibung eines Phänotyps einer Mutante der Fruchtfliege Drosophila melanogaster. In den 1960er Jahren fand man eine mutierte Linie von Drosophila (trp343), deren Photorezeptoren auf Lichtreize oder Depolarisation nur mit einem transienten, d.h. schnell inaktivierendem Membranstrom reagierten. Im Wildtyp dagegen hielt der Strom an, solange Licht auf den Photorezeptor traf oder die Depolarisation aufrecht erhalten wurde. Nach langer Suche nach dem verantwortlichen Protein wurde TRP schließlich im Jahre 1992 kloniert.
Der transiente Strom in den TRP-Mutanten von Drosophila wird vom Kanal TRPL (für TRP-like) vermittelt.
TRPC-Kanäle
Der Buchstabe "C" im Namen dieser Unterfamilie steht für "classical" oder "canonical". Diese Bezeichnung hat damit zu tun, dass die TRPC-Kanäle eher als andere TRP-Kanäle beschrieben worden sind und dass sie am meisten Ähnlichkeit zu den an der Photorezeption in Drosophila beteiligten TRP-Kanälen aufweisen.
TRPC-Kanäle sind rezeptoraktivierte unspezifische Kationenkanäle. Sie werden durch Bindung von Liganden an metabotrope Rezeptoren aktiviert, die mit der Phospholipase C gekoppelt sind. Die Phospholipase C produziert unter anderem Inositoltrisphosphat (IP3), welches über seine spezifischen Rezeptoren Kalzium-Ionen aus dem endoplasmatischen Retikulum freisetzt. Da TRPC-Kanäle über eine Kalzium-Leitfähigkeit verfügen, wird vermutet, dass TRPC-Kanäle am Wiederauffüllen intrazellulärer Kalziumspeicher nach deren Entleerung beteiligt sind. Es ist allerdings umstritten, ob sie auch direkt speicheraktiviert ("store-operated") sind, d.h. ob die Entleerung der Speicher auch ohne Aktivierung eines Rezeptors zu ihrer Öffnung führt.
Zu den TRPC-Kanälen gehören sieben Vertreter: TRPC1-TRPC7. Sie sind untereinander zu ca. 70-80% homolog hinsichtlich der Aminosäuresequenz. Nach weitergehenden Homologien in der Aminosäuresequenz und dem Aktivierungsmechanismus werden sie in drei Unterfamilien eingeteilt:
1. TRPC1, 4 und 5:
2. TRPC2: Im Menschen ist TRPC2 nur ein Pseudogen, d.h. die entsprechende DNA-Sequenz ist vorhanden, es findet aber keine Expression eines funktionellen TRPC2-Proteins statt. In Ratten und Mäusen kommt TRPC2 ausschließlich im Hoden und im vomeronasalen Organ vor.
3. TRPC3, 6 und 7. Diese Untergruppe der TRPC-Kanäle wird auch als DAG-sensitive TRPC-Kanäle bezeichnet. Ihr gemeinsamer natürlicher Agonist ist Diacylglycerol, ein weiteres Produkt der Phospholipase C. Ein Antagonist dieser Kanäle ist Flufenamat.
Die TRPC-Kanäle sind tetramer aufgebaut, d.h. vier Untereinheiten bilden einen funktionellen Kanal. Dabei kann es sich um gleiche (Homotetramer) oder verschiedene Untereinheiten (Heterotetramer)handeln. es kann als gesichert angesehen werden, dass innerhalb der jeweiligen Unterfamilien Heterotetramerbildung möglich ist, d.h. TRPC1, 4 und 5 assoziieren miteinander, ebenso wie TRPC3, 6 und 7. Vor kurzem wurde gefunden, dass auch TRPC4 bzw. 5 mit TRPC3 assoziiert, solange TRPC1 vorhanden ist. Die Frage der Zusammensetzung der in der Natur vorkommenden TRPC-Kanäle ist nicht leicht zu beantworten, da sich die Untereinheiten in heterologen Expressionssystemen anders verhalten als in nativen Zellen. Des Weiteren gibt es kaum wirklich spezifische Antikörper. Deshalb sind die Daten dazu zur Zeit noch teilweise widersprüchlich.
TRPV-Kanäle
Der bekannteste Vertreter der TRV-Kanäle ist TRPV1, der auch als Vanilloid-Rezeptor 1 (VR1) bezeichnet wird. Er wird besonders stark in freien Nervenendigungen, die als Schmerzrezeptoren (Nozizeptoren) fungieren, exprimiert. Er besitzt eine intrazelluläre Bindungsstelle für Capsaicin, den Inhaltsstoff von Paprika und Chili, der die Schärfe vermittelt. Auf der anderen Seite wird er auch durch erhöhte Temperatur aktiviert. Dadurch erklärt sich die ähnliche Qualität der Empfindungen für "heiß" bzw. "scharf".
In der Niere ist TRPV5 für die Rückresorption von Calcium aus dem Primärharn verantwortlich[1]. TRPV5 wird in der Pars convoluta der Nierenkanälchen an der apikalen Membran der Epithelzellen exprimiert. Die Expression wird in erster Linie durch Parathormon und 1,25-Dihydroxycholecalciferol (Calcitriol) reguliert. Eine Entfernung der Nebenschilddrüsen (Parathyreoidektomie) vermindert die Expression von TRPV5, die Gabe von Parathormon fördert die Expression von TRPV5. Die Promotor-Region von des TRPV5-Gens wird wahrscheinlich von 1,25-Dihydroxycholecalciferol kontrolliert. 1,25-Dihydroxycholecalciferol fördert ebenfalls die Expression von TRPV5 in der Niere. Die erhöhte Expression von TRPV5 führt zu einer vermehrten Rückresorpton von Calcium aus dem Primärharn und bewirkt so ein Ansteigen des Calcium-Spielgels im Blut.
Im Darm ist TRPV6 für die Resorption von Calcium verantwortlich.