Estrutura, tipos e funções de proteínas g

As G qualquer Proteínas de ligação a nucleotídeos de guanina, São proteínas associadas à membrana plasmática pertencente a uma família de "acopladores" de sinais que têm funções importantes em muitos processos de transdução de sinal em organismos eucarióticos.

Na literatura, as proteínas G são descritas como interruptores moleculares binários, uma vez que sua atividade biológica é determinada pelas mudanças em sua estrutura dada pelas espécies de nucleotídeos às quais são capazes de unir: nucleotídeos de guanosina (difosfato (PIB) e tiposfato (GTP))).

Estrutura da proteína Ras, uma proteína G monomérica (Fonte: Mark 'Absturz' [domínio público] via Wikimedia Commons)

Eles geralmente são ativados pelos receptores de uma família de proteínas conhecidas como receptores acoplados a GPCR (GPCR, inglês "Receptores acoplados à proteína G "), que recebem um sinal inicial externo e fazem mudanças conformacionais que desencadeiam a ativação, que posteriormente se traduz na ativação de outra proteína efetora.

Alguns autores consideram que os genes de codificação para essa família de proteínas evoluíram em duplicação e divergência de um gene comum ancestral, cujo produto foi refinado e especializando cada vez mais.

Entre a grande variedade de funções celulares que essas proteínas têm estão a translocação de macromoléculas durante a síntese proteica, a transdução de sinais hormonais e estímulos sensoriais, bem como a regulação da proliferação e diferenciação celular.

Duas classes foram descritas deste tipo de proteína: pequenas proteínas G e proteínas G heterotrofiméricas. A primeira estrutura tridimensional de uma proteína G foi obtida mais de uma década de uma pequena proteína G conhecida como Ras.

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Estrutura

Estruturalmente falando, dois tipos de proteínas G são reconhecidos: pequenas proteínas G e proteínas g heterotrimicas, muito mais complexas.

Pequenas proteínas G são formadas por um único polipeptídeo de cerca de 200 resíduos de aminoáceas e cerca de 20 a 40 kDa, e em sua estrutura há um domínio catalítico preservado (o domínio G) composto por cinco hélices α, seis folhas de β e cinco polipeptídeos rotações.

As proteínas G heterotrofiméricas, por outro lado, são proteínas abrangentes da membrana que são compostas por três cadeias polipeptídicas, conhecidas como subunidades α, β e γ.

-A subunidade α pesa entre 40 e 52 kDa, possui uma região de ligação a nucleotídeos de guanina e tem atividade de GTPASA para hidrolisar os links entre grupos de fosfato GTP.

As subunidades α de diferentes proteínas G compartilham alguns domínios estruturais, como união GTP e hidrólise, mas são muito diferentes nos locais de ligação ao receptor e nas proteínas efetoras.

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-A subunidade β tem um peso molecular ligeiramente menor (entre 35 e 36 kDa).

-A subunidade γ, por outro lado, é muito menor e tem um peso molecular aproximado de 8 kDa.

Todos os heterotrofiméricos g. Esses dois domínios estão tão fortemente associados que são contemplados como uma única unidade funcional.

Pessoal

Como mencionado anteriormente, existem dois tipos de proteínas G: pequeno e heterotriméricas.

Pequenas proteínas G têm funções no crescimento celular, secreção de proteínas e interação de vesículas intracelulares. Por sua parte, as proteínas G heterotrofiméricas estão associadas à transdução de sinal dos receptores de superfície e também atuam como interruptores que alternam entre dois estados, dependendo do nucleotídeo associado.

Pequenas proteínas G

Essas proteínas também são chamadas pequenas GTPasas, pequenas proteínas de junção GTP ou superfamília de proteína Ras e formam uma superfamília independente dentro da grande classe de hidrolase GTP com funções regulatórias.

Essas proteínas são muito diversas e controlam vários processos celulares. Eles são caracterizados por um domínio preservado de ligação ao GTP, o domínio "g". A união desse fosfato de nucleotídeo causa pequenas mudanças conformacionais em seu domínio catalítico em proteínas GD.

Sua atividade está intimamente relacionada às proteínas ativadoras de GTPasas (Gap, Inglês "Proteína ativadora da GTPase ") e com os fatores de troca de nucleotídeos de Guanina (GEF, inglês "Fator de troca de nucleotídeos de guanina ”).

Nos eucariotos, cinco classes ou famílias de pequenas proteínas G foram descritas:

-Ras

-Rho

-Rab

-SAR1/ARF

-Corrido

As proteínas Ras e Rho controlam a expressão genética e as proteínas Rho também modulam a reorganização do citoesqueleto. As proteínas do grupo RAB e SAR1/ARF têm influência no transporte vesicular e as proteínas regulam o transporte nuclear e o ciclo celular.

Proteínas G heterotrofiméricas

Esse tipo de proteína também merece uma associação com outros dois fatores de proteína, de modo que a rota de sinalização de fora para o interior celular consiste em três elementos na seguinte ordem:

1.    O receptores acoplados A proteínas g
2.    As G
3.    As Proteínas ou o Canais eficazes

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Há uma grande diversidade de proteína G heterotrofimérica e isso está relacionado à grande diversidade de subunidades α que existem na natureza, na qual apenas 20% da sequência de aminoácidos é preservada.

Geralmente, as proteínas G heterotrofiméricas são identificadas graças à diversidade da subunidade α, baseada principalmente em suas semelhanças funcionais e de sequência.

As subunidades α compõem quatro famílias (a família GS, a família GI/O, a família GQ e a família G12). Cada família é composta por um "isotipo" diferente que, juntos, adiciona mais de 15 maneiras diferentes das subunidades α.

Família gs

Esta família contém representantes que também participam da regulação positiva das proteínas adenilato de ciclase e é expressa na maioria dos tipos de células. É composto por dois membros: GS e golfe.

O subscrito "S " Refere -se à estimulação (do inglês "Estimulação ") e o subscrito "Olf " Refere -se a "cheirar" (do inglês "Olfaction"). As proteínas de golfe são expressas especialmente nos neurônios sensoriais responsáveis ​​pelo cheiro.

Família gE/S

Esta é a maior e diversificada família. Eles são expressos em muitos tipos de células e mediam a inibição dependente de recepção de vários tipos de adenilciclasses (o subscrito "Yo " refere -se à inibição).

Proteínas com subunidades do grupo α são expressas especialmente nas células do sistema nervoso central e têm duas variantes: A e B.

Família gq

Proteínas com esta família de subunidade α são responsáveis ​​pela regulação da fosfolipase C. Esta família é composta por quatro membros cujas subunidades α são expressas por diferentes genes. Eles são abundantes em células hepáticas, em células renais e pulmões.

Família g12

Esta família é expressa onipresentemente em organismos e não se sabe com certeza quais são exatamente os processos celulares regulados por proteínas com essas subunidades.

Subunidades β e γ

Embora a diversidade de estruturas alfa seja decisiva para a identificação de proteínas heterotiméricas, também há muita diversidade em relação às outras duas subunidades: beta e gama.

Funções

As proteínas G participam da "canalização" dos sinais dos receptores na membrana plasmática para os canais efetores ou enzimas.

O exemplo mais comum da função desse tipo de proteína está na regulação da enzima adenilato ciclasa, enzima responsável pela síntese de adenosina 3 ', 5'-monofosfato ou simplesmente amp cíclico, uma molécula que tem funções importantes como segundo mensageiro Em muitos processos celulares conhecidos:

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-Fosforilação seletiva de proteínas com funções específicas

-Transcrição genética

-Reorganização do citoesqueleto

-Secreção

-Despolarização da membrana

Eles também participam indiretamente na regulação da cascata de sinalização de inositóis (fosfatidilinitol e seus derivados fosforilados), que são responsáveis ​​pelo controle de processos dependentes de cálcio, como a chemiotaxia e a secreção de fatores solúveis.

Muitos canais iônicos e proteínas de transporte são diretamente controlados por proteínas proteínas G. Da mesma forma, essas proteínas estão envolvidas em muitos processos sensoriais, como visão, cheiro, entre outros.

Como eles funcionam?

O modo de interação de uma proteína G com proteínas efetoras é típico de cada classe ou família de proteínas.

Para as proteínas G-grebranal G-grebranal (proteínas G heterotrofiméricas), a união de um nucleotídeo de guanina, como PIB ou difosfato de Guanosín. para a membrana.

Se a molécula do PIB for trocada posteriormente por uma molécula de GTP, a subunidade α ligada ao GTP se dissocia das subunidades β e γ, formando um complexo separado conhecido como Gα-GTP, que é capaz de alterar a atividade de suas enzimas ou Diana. proteínas.

A atividade hidrolítica desta subunidade permite que você termine a ativação, trocando o GTP por um novo PIB, movendo -se para a conformação inativa.

Na ausência de receptores excitados associados ao processo de troca de PIB do PIB, é muito lento, o que significa que as proteínas GD heterotrímicas trocam apenas o PIB pelo GTP a uma velocidade fisiologicamente importante quando se uniram aos receptores excitados.

Referências

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