Proteine G sau proteinele care leagă nucleotidele de guanină, sunt proteine asociate cu membrana plasmatică aparținând unei familii de proteine semnal „cuplare” care au funcții importante în multe procese de transducție a semnalului în organismele eucariote.
În literatură, proteinele G sunt descrise ca întrerupătoare moleculare binare, deoarece activitatea lor biologică este determinată de modificările în structura lor date de speciile de nucleotide la care sunt capabile să se lege: nucleotide de guanozină (difosfat (PIB) și trifosfat (GTP) ).
Acestea sunt, în general, activate de receptorii unei familii de proteine cunoscuți sub numele de receptori cuplați cu proteine G (GPCR).Receptorii cuplați la proteina G "), care primesc un semnal inițial extern și îl convertesc în modificări conformaționale care declanșează activarea, care ulterior se traduce prin activarea unei alte proteine efectoare.
Unii autori consideră că genele codatoare pentru această familie de proteine au evoluat prin duplicarea și divergența unei gene ancestrale comune, al cărei produs a fost din ce în ce mai rafinat și specializat.
Printre marea varietate de funcții celulare pe care le au aceste proteine se numără translocarea macromoleculelor în timpul sintezei proteinelor, transducția semnalelor hormonale și a stimulilor senzoriali, precum și reglarea proliferării și diferențierii celulare..
Au fost descrise două clase ale acestui tip de proteine: proteine G mici și proteine G heterotrimerice. Prima structură tridimensională a unei proteine G a fost obținută acum mai bine de un deceniu de la o mică proteină G cunoscută sub numele de Ras.
Indice articol
Structural vorbind, sunt recunoscute două tipuri de proteine G: proteinele G mici și proteinele G heterotrimerice mult mai complexe..
Proteinele G mici sunt alcătuite dintr-o singură polipeptidă de aproximativ 200 de reziduuri de aminoacizi și aproximativ 20-40 kDa, iar în structura lor există un domeniu catalitic conservat (domeniul G) compus din cinci helice α, șase foi pliate β și cinci bucle polipeptidice.
Proteinele G heterotrimerice, pe de altă parte, sunt proteine membranare integrale care sunt compuse din trei lanțuri polipeptidice, cunoscute sub numele de subunități α, β și γ..
-Subunitatea α cântărește între 40 și 52 kDa, are o regiune de legare a nucleotidelor de guanină și are activitate GTPază pentru hidrolizarea legăturilor dintre grupările fosfat ale GTP..
Subunitățile α ale diferitelor proteine G împărtășesc unele domenii structurale, cum ar fi cele pentru legare și hidroliza GTP, dar sunt foarte diferite în locurile lor de legare pentru proteinele receptor și efector..
-Subunitatea β are o greutate moleculară ușor mai mică (între 35 și 36 kDa).
-Subunitatea γ, pe de altă parte, este mult mai mică și are o greutate moleculară aproximativă de 8 kDa..
Toate proteinele G heterotrimerice au 7 domenii transmembranare și au similaritate de secvență cu domeniile β și γ. Aceste două domenii sunt atât de puternic asociate încât sunt privite ca o singură unitate funcțională..
După cum sa menționat mai sus, există două tipuri de proteine G: mici și heterotrimerice..
Proteinele G mici au roluri în creșterea celulelor, secreția de proteine și interacțiunea veziculelor intracelulare. La rândul lor, proteinele G heterotrimerice sunt asociate cu transducția semnalelor de la receptorii de suprafață și acționează, de asemenea, ca comutatoare care alternează între două stări, în funcție de nucleotida asociată..
Aceste proteine se mai numesc GTPaze mici, proteine mici care leagă GTP sau superfamilia de proteine Ras și formează o superfamilie independentă în cadrul clasei mari de hidrolaze GTP cu funcții de reglare..
Aceste proteine sunt foarte diverse și controlează multiple procese celulare. Acestea se caracterizează printr-un domeniu conservat de legare GTP, domeniul „G”. Legarea acestei nucleotide fosfat cauzează modificări conformaționale importante în domeniul său catalitic în proteinele G mici..
Activitatea sa este strâns legată de proteinele care activează GTPase (GAP).GTPase Activating Protein ") și cu factori de schimb de nucleotide de guanină (GEF)Factorul de schimb al nucleotidelor de guanină ”).
Cinci clase sau familii de proteine G mici au fost descrise în eucariote:
-Ras
-Rho
-Rab
-Sar1 / Arf
-A fugit
Proteinele Ras și Rho controlează expresia genelor, iar proteinele Rho modulează, de asemenea, reorganizarea citoscheletului. Proteinele grupului Rab și Sar1 / Arf influențează transportul vezicular, iar proteinele Ran reglează transportul nuclear și ciclul celular..
Acest tip de proteină merită, de asemenea, o asociere cu alți doi factori proteici, astfel încât calea de semnalizare de la mediul extern la interiorul celulei este alcătuită din trei elemente în următoarea ordine:
Există o mare diversitate de proteine G heterotrimerice și aceasta este legată de marea diversitate a subunităților α care există în natură, în care doar 20% din secvența de aminoacizi este conservată.
De obicei, proteinele G heterotrimerice sunt identificate datorită diversității subunității a, bazată în principal pe similitudinile lor funcționale și secvențiale..
Subunitățile α sunt formate din patru familii (familia Gs, familia Gi / o, familia Gq și familia G12). Fiecare familie este alcătuită dintr-un „izotip” diferit care, împreună, adaugă mai mult de 15 forme diferite de subunități α..
Această familie conține reprezentanți care participă, de asemenea, la reglarea în sus a proteinelor adenilat ciclazei și este exprimată în majoritatea tipurilor de celule. Este alcătuit din doi membri: Gs și Golf.
Indicele "s " se referă la stimulare (din engleza „stimulare ") și indicele „olf " se referă la „miros” (din engleză „Olfacție”). Proteinele de golf sunt exprimate în special în neuronii senzoriali responsabili de miros.
Aceasta este cea mai mare și mai diversă familie. Acestea sunt exprimate în multe tipuri de celule și mediază inhibiția dependentă de receptor a diferitelor tipuri de adenil ciclase (indicele „eu " se referă la inhibiție).
Proteinele cu subunitățile α din grupul Go sunt exprimate în special în celulele sistemului nervos central și au două variante: A și B..
Proteinele cu această familie de subunități α sunt responsabile pentru reglarea fosfolipazei C. Această familie este formată din patru membri ale căror subunități α sunt exprimate de gene diferite. Sunt abundente în celulele hepatice, celulele renale și plămânii.
Această familie este exprimată omniprezent în organisme și nu se știe cu certitudine care sunt exact procesele celulare reglementate prin intermediul proteinelor cu aceste subunități..
Subunitățile Β și γ
Deși diversitatea structurilor alfa este decisivă pentru identificarea proteinelor heterotrimerice, există și o mulțime de diversitate față de celelalte două subunități: beta și gamma..
Proteinele G participă la „canalizarea” semnalelor de la receptorii de pe membrana plasmatică către canale sau enzime efectoare..
Cel mai frecvent exemplu de funcție a acestui tip de proteină este în reglarea enzimei adenilat ciclază, o enzimă responsabilă de sinteza adenozinei 3 ', 5'-monofosfatului sau pur și simplu AMP ciclic, o moleculă care are funcții importante ca al doilea mesager în multe procese cunoscute celulare:
-Fosforilarea selectivă a proteinelor cu funcții specifice
-Transcrierea genetică
-Reorganizarea citoscheletului
-Secreţie
-Depolarizarea membranei
De asemenea, participă indirect la reglarea cascadei de semnalizare a inozitolului (fosfatidilinositol și derivații săi fosforilați), care sunt responsabili pentru controlul proceselor dependente de calciu, cum ar fi chemotaxia și secreția factorilor solubili..
Multe canale ionice și proteine de transport sunt controlate direct de proteinele din familia proteinelor G. În același mod, aceste proteine sunt implicate în multe procese senzoriale, cum ar fi vederea, mirosul, printre altele..
Modul de interacțiune a unei proteine G cu proteinele efectoare este specific fiecărei clase sau familii de proteine.
Pentru proteinele G cuplate cu receptori de membrană (proteine G heterotrimerice), legarea unui nucleotid de guanină cum ar fi GDP sau difuzat de guanozină la subunitatea α determină asocierea celor trei subunități, formând un complex cunoscut sub numele de Gαβγ sau G-GDP, care este atașat la membrană.
Dacă molecula PIB este schimbată ulterior cu o moleculă GTP, subunitatea α atașată la GTP se disociază de subunitățile β și γ, formând un complex separat cunoscut sub numele de Gα-GTP, care este capabil să modifice activitatea enzimelor sale sau a proteinelor purtătoare țintă.
Activitatea hidrolitică a acestei subunități îi permite să înceteze activarea, schimbând GTP cu un nou PIB, trecând la conformația inactivă..
În absența receptorilor excitați care se asociază cu proteinele G, acest proces de schimb al PIB-ului către GTP este foarte lent, ceea ce înseamnă că proteinele G heterotrimerice schimbă PIB-ul doar pentru GTP la o rată fiziologic semnificativă atunci când sunt legați de receptorii lor excitați.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.