Proteína G, Historia, Función, Tipos de proteína G de señalización, Lipidación





Las proteínas G, también conocidas como proteínas de unión a nucleótidos de guanina, son una familia de proteínas implicadas en la transmisión de señales químicas procedentes de fuera de una célula en el interior de la célula. Proteínas G funcionan como interruptores moleculares. Su actividad está regulada por factores que controlan su capacidad para unirse a hidrolizar y trifosfato de guanosina difosfato de guanosina. Cuando se unen GTP, son "on" y, cuando se unen el PIB, son "off". Proteínas G pertenecen al grupo más amplio de enzimas llamadas GTPasas.

Hay dos clases de proteínas G. La primera función como pequeñas GTPasas monoméricas, mientras que la segunda forma y función como complejos de proteínas G heterotriméricas. La última clase de complejos se compone de alfa, beta y gamma subunidades. Además, las subunidades beta y gamma pueden formar un complejo estable dimérica que se refiere como el complejo beta-gamma.

Proteínas G ubicadas dentro de la célula son activados por receptores acoplados a proteínas G que abarcan la membrana celular. Moléculas de señalización se unen a un dominio del GPCR situado fuera de la célula. Un dominio de GPCR intracelular a su vez activa una proteína G. La proteína G activa una cascada de eventos de señalización adicionales que finalmente se traduce en un cambio en la función de las células. Proteína G-receptor acoplado a proteínas G y trabajando juntos transmiten señales de muchas hormonas, neurotransmisores, y otros factores de señalización. Proteínas G regulan enzimas metabólicas, canales iónicos, transportadores, y otras partes de la maquinaria de la célula, que controlan la transcripción, la motilidad, la contractilidad, y la secreción, que a su vez regulan diversas funciones sistémicas, tales como el desarrollo embrionario, el aprendizaje y la memoria, y la homeostasis.

Historia

Proteínas G se descubrieron cuando Alfred G. Gilman y Martin Rodbell investigaron la estimulación de las células por la adrenalina. Ellos encontraron que, cuando la adrenalina se une a un receptor, el receptor no estimula directamente las enzimas. En su lugar, el receptor estimula una proteína G, que estimula una enzima. Un ejemplo es la adenilato ciclasa, que produce el segundo mensajero AMP cíclico. Por este descubrimiento, que ganó el Premio Nobel 1994 de Fisiología o Medicina.

Función

Las proteínas G son importantes moléculas de transducción de señales en las células. "Mal funcionamiento de GPCR vías de señalización están implicadas en muchas enfermedades, como la diabetes, la ceguera, las alergias, la depresión, defectos cardiovasculares y ciertos tipos de cáncer. Se estima que alrededor del 30% de las dianas celulares de los fármacos modernos" son GPCRs. "

El genoma humano codifica aproximadamente 800 receptores acoplados a proteínas G, que detectan fotones, hormonas, factores de crecimiento, fármacos y otros ligandos endógenos. Aproximadamente 150 de los GPCRs se encuentran en el genoma humano tienen funciones desconocidas.

Tipos de proteína G de señalización

Proteína G se puede referir a dos familias distintas de proteínas. Proteínas G Heterotrimeric, a veces se hace referencia como "grandes" proteínas G que son activadas por receptores acoplados a proteína G y compuestos de alfa, beta, y gamma subunidades. También hay "pequeñas" las proteínas G que pertenecen a la superfamilia de Ras de las GTPasas pequeñas. Estas proteínas son homólogas a la subunidad alfa que se encuentra en heterotrímeros, y son, de hecho, monomérico. Sin embargo, también se unen GTP y PIB y están implicados en la transducción de señal.

Heterotrimeric G proteínas

Diferentes tipos de proteínas G heterotriméricas comparten un mecanismo común. Se activan en respuesta a un cambio de conformación en el receptor acoplado a proteína G, intercambio GDP por GTP, y se disocian para activar otras proteínas en la vía de transducción de señal. Los mecanismos específicos, sin embargo, difieren entre los tipos.

 Mecanismo Común

Proteínas G activada por el receptor están unidos a la superficie interior de la membrana celular. Se componen de la Asamblea General y el G fuertemente asociada? subunidades. Hay muchas clases de subunidades Ga: GSA Gia, Goa, Gq/11a y G12/13a son algunos ejemplos. Se comportan de manera diferente en el reconocimiento del efector, pero que comparten un mecanismo similar de activación.

 Activación

Cuando un ligando activa el receptor acoplado a la proteína G, que induce un cambio conformacional en el receptor que permite que el receptor para que funcione como un factor de intercambio de nucleótidos de guanina que los intercambios de GTP en lugar de PIB en la subunidad Ga en la visión tradicional de la activación de la proteína heterotrimérica . Este intercambio desencadena la disociación de la subunidad Ga, unido a GTP, de la G? dímero y el receptor. Sin embargo, los modelos que sugieren cambio molecular, la reorganización y pre-complejos de moléculas efectoras están empezando a ser aceptada. Tanto Ga-GTP y G? a continuación, se puede activar diferentes cascadas de señalización y proteínas efectoras, mientras que el receptor es capaz de activar la proteína G siguiente.

 Terminación

La subunidad Ga eventualmente hidrolizar el GTP unido a PIB por su actividad enzimática inherente, permitiendo que se vuelva a asociar con G? e iniciar un nuevo ciclo. Un grupo de proteínas llamadas regulador de la proteína G de señalización, actúan como proteínas activadoras de GTPasa, específica para las subunidades Ga. Estas proteínas actúan para acelerar la hidrólisis de GTP a GDP y poner fin a la señal transducidas. En algunos casos, el efector en sí puede poseer actividad GAP intrínseca, lo que ayuda a desactivar la vía. Esto es cierto en el caso de la fosfolipasa C beta, que posee actividad GAP dentro de su región C-terminal. Esta es una forma alternativa de la regulación de la subunidad Ga. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que las BPA Ga no tienen residuos de catalizador para activar la proteína Ga. Funciona en lugar mediante la reducción de la energía de activación requerida para que la reacción tenga lugar.

 Mecanismos Gas Específico

Gas activa la vía dependiente de AMPc mediante la estimulación de la producción de AMPc a partir de ATP. Esto se logra mediante la estimulación directa de la enzima adenilato ciclasa asociada a la membrana. AMPc actúa como un segundo mensajero que va a interactuar con y activar la proteína quinasa A. PKA a continuación, pueden fosforilar objetivos de abajo innumerables.

La ruta dependiente de AMPc se utiliza como una vía de transducción de señal para muchas hormonas, incluyendo:

  • ADH - Promueve la retención de agua por los riñones
  • GHRH - Estimula la síntesis y liberación de GH
  • GHIH - Inhibe la síntesis y liberación de GH
  • CRH - Estimula la síntesis y liberación de ACTH
  • ACTH - Estimula la síntesis y liberación de cortisol
  • TSH - Estimula la síntesis y liberación de la mayoría de T4
  • LH - Estimula la maduración folicular y la ovulación en las mujeres, estimula la producción de testosterona y la espermatogénesis en hombres
  • FSH - Estimula el desarrollo folicular en mujeres; Estimula la espermatogénesis en hombres
  • PTH - Aumenta los niveles de calcio en la sangre
  • La calcitonina - Disminuye los niveles de calcio en la sangre
  • El glucagón - Estimula la degradación del glucógeno
  • hCG - promueve la diferenciación celular; potencialmente implicados en la apoptosis

 Gai

Gai inhibe la producción de AMPc a partir de ATP.

 Gaq/11

Gaq/11 estimula la membrana fosfolipasa C beta, que luego rompe PIP2 en dos segundos mensajeros, IP3 y diacilglicerol. El inositol fosfolípido vía dependiente se utiliza como una vía de transducción de señal para muchas hormonas, incluyendo:

  • ADH - Induce la síntesis y liberación de glucocorticoides, induce la vasoconstricción
  • TRH - Induce la síntesis y liberación de TSH
  • TSH - Induce la síntesis y liberación de una pequeña cantidad de T4
  • La angiotensina II - Induce la síntesis de aldosterona y la liberación
  • GnRH - Induce la síntesis y liberación de FSH y LH

 Ga12/13

  • Ga12/13 están involucrados en la familia Rho GTPasa de señalización y de control de la remodelación del citoesqueleto celular, regulando así la migración de células.

 G?

  • G? a veces también tienen funciones activos, por ejemplo, acoplamiento a y la activación de la proteína G-acoplada hacia el interior rectificar los canales de potasio.

GTPasas pequeñas

GTPasas pequeñas también se unen GTP y GDP y están implicados en la transducción de señales. Estas proteínas son homólogas a la subunidad alfa que se encuentra en heterotrímeros, pero existen como monómeros. Ellos son pequeñas proteínas que se unen a guanosina trifosfato. Esta familia de proteínas es homóloga a GTPasas Ras y también se llama las GTPasas de la superfamilia Ras.

Lipidación

Con el fin de asociarse con la hoja interna de la membrana plasmática, muchas proteínas G y pequeñas GTPasas se lipidada, que es, modificado covalentemente con extensiones de lípidos. Pueden myristolated, palmitoylated o preniladas.