Proteínas G
Las Proteínas G son proteínas ancladas a la parte interna de la membrana célular y participan en los mecanismos de señalización o comunicación celular. Se denominan con la letra "G" porque utilizan la energía de la Guanina-Tri-Fosfato o GTP para llevar a cabo su función.
Las células se comunican unas con otras mediante mensajeros químicos, es decir, mediante moléculas cuya presencia tiene implícito algún tipo de mensaje, por ejemplo, las hormonas llevan el mensaje de que se produzcan cambios en los tejidos para inducir procesos de diferenciación que culminarán en el desarrollo del individuo.
Para que otra célula "entienda" ese mensaje es necesario que posea un receptor de membrana capaz de unirse a esa molécula mensajera, pero además es necesario que haya otras proteínas encargadas de hacer una transducción de la señal al interior de la célula y otras que lleven el mensaje hasta el núcleo o el ADN para que la célula pueda responder a ese estímulo. Las Proteínas G participan en el mecanismo de la transducción de la señal, y existen muchas de ellas ayudando a reconocer un gran número de mensajes, ya que están íntimamente asociadas a los receptores de reconocimiento de las moléculas mensajeras.
La actividad de las Proteínas G está regulada por factores que controlan su habilidad para unir e hidrolizar al GTP y convertirlo en GDP, liberando un grupo fosfato inorgánico (Pi). De esta manera, cuando las Proteínas G están unidas a GTP están "encendidas" y cuando están unidas a GDP están "apagadas".
Existen dos clases de Proteínas G, unas monoméricas y pequeñas y otras más grandes formadas por tres proteínas diferentes llamadas Alpha (α), Beta (β) y Gamma (γ). Así mismo, las Proteínas G están estrechamente unidas a receptores de membrana denominados Receptores Acoplados a Proteínas G o GPCR (por sus siglas en inglés: G Protein-Coupled Receptors). Estos receptores son capaces de reconocer moléculas (y con ello el mensaje) que se encuentran en el exterior de la célula e iniciar la cascada de señalización que culminará con cambios funcionales.
Debido a que las Proteínas G, junto con sus Receptores Acoplados GPCR, controlan muchas de las funciones celulares, se están desarrollando fármacos capaces de unirse a diferentes receptores GPCR para modular la función y con ello tratar múltiples trastornos.
El tercer grupo fosfato presente en el GTP desplaza una hélice en la proteína provocando que los dominios β y γ se desacoplen del receptor. Esto permite que el dominio α se pueda unir a otra proteína de membrana para iniciar la cascada de señalización.
Esta proteína de membrana se llama Adenilato Ciclasa. La Adenilato Ciclasa es una enzima embebida en la membrana de la célula, convierte al ATP en AMP cíclico (cAMP), que participa como mensajero intracelular.
La hidrólisis del GTP por el dominio α disminuye su afinidad por la proteína efectora (Adenilato Ciclasa), al mismo tiempo que incrementa la afinidad por los dominios β y γ. La interacción de los tres dominios (α, β y γ, con el dominio α unido a GDP), regresa a la Proteína G a su estado "inactivo" o "apagado", el cual se une nuevamente al receptor acoplado a Proteína G. Con esta unión, tanto el Receptor acoplado como la Proteína G están listos para un nuevo ciclo de activación que se llevará a cabo cuando una nueva molécula señal se una al receptor de membrana.
BIBLIOGRAFIA
Ayoub, M. A. (2018). Small molecules targeting heterotrimeric G proteins. European journal of pharmacology, 826, 169-178.
Baltoumas, F. A., Theodoropoulou, M. C., & Hamodrakas, S. J. (2013). Interactions of the α-subunits of heterotrimeric G-proteins with GPCRs, effectors and RGS proteins: a critical review and analysis of interacting surfaces, conformational shifts, structural diversity and electrostatic potentials. Journal of structural biology, 182(3), 209-218.
Glukhova, A., Draper-Joyce, C. J., Sunahara, R. K., Christopoulos, A., Wootten, D., & Sexton, P. M. (2018). Rules of engagement: GPCRs and G proteins. ACS pharmacology & translational science, 1(2), 73-83.
Sprang, S. R. (2016). Invited review: Activation of G proteins by GTP and the mechanism of Gα‐catalyzed GTP hydrolysis. Biopolymers, 105(8), 449-462.
Las células se comunican unas con otras mediante mensajeros químicos, es decir, mediante moléculas cuya presencia tiene implícito algún tipo de mensaje, por ejemplo, las hormonas llevan el mensaje de que se produzcan cambios en los tejidos para inducir procesos de diferenciación que culminarán en el desarrollo del individuo.
Para que otra célula "entienda" ese mensaje es necesario que posea un receptor de membrana capaz de unirse a esa molécula mensajera, pero además es necesario que haya otras proteínas encargadas de hacer una transducción de la señal al interior de la célula y otras que lleven el mensaje hasta el núcleo o el ADN para que la célula pueda responder a ese estímulo. Las Proteínas G participan en el mecanismo de la transducción de la señal, y existen muchas de ellas ayudando a reconocer un gran número de mensajes, ya que están íntimamente asociadas a los receptores de reconocimiento de las moléculas mensajeras.
La actividad de las Proteínas G está regulada por factores que controlan su habilidad para unir e hidrolizar al GTP y convertirlo en GDP, liberando un grupo fosfato inorgánico (Pi). De esta manera, cuando las Proteínas G están unidas a GTP están "encendidas" y cuando están unidas a GDP están "apagadas".
Existen dos clases de Proteínas G, unas monoméricas y pequeñas y otras más grandes formadas por tres proteínas diferentes llamadas Alpha (α), Beta (β) y Gamma (γ). Así mismo, las Proteínas G están estrechamente unidas a receptores de membrana denominados Receptores Acoplados a Proteínas G o GPCR (por sus siglas en inglés: G Protein-Coupled Receptors). Estos receptores son capaces de reconocer moléculas (y con ello el mensaje) que se encuentran en el exterior de la célula e iniciar la cascada de señalización que culminará con cambios funcionales.
Debido a que las Proteínas G, junto con sus Receptores Acoplados GPCR, controlan muchas de las funciones celulares, se están desarrollando fármacos capaces de unirse a diferentes receptores GPCR para modular la función y con ello tratar múltiples trastornos.
Mecanismo de activación de las proteínas G
El mecanismo de activación de las proteínas G inicia con el reconocimiento de alguna molécula señal por el receptor acoplado. Esto induce un cambio conformacional en el dominio α de la Proteína G que favorece la liberación de GDP y la incorporación de GTP. Esta unión se ve favorecida grandemente por la presencia de magnesio unido al sitio activo del dominio α. El cambio conformacional también desacopla a la Proteína G del Receptor.El tercer grupo fosfato presente en el GTP desplaza una hélice en la proteína provocando que los dominios β y γ se desacoplen del receptor. Esto permite que el dominio α se pueda unir a otra proteína de membrana para iniciar la cascada de señalización.
Esta proteína de membrana se llama Adenilato Ciclasa. La Adenilato Ciclasa es una enzima embebida en la membrana de la célula, convierte al ATP en AMP cíclico (cAMP), que participa como mensajero intracelular.
La hidrólisis del GTP por el dominio α disminuye su afinidad por la proteína efectora (Adenilato Ciclasa), al mismo tiempo que incrementa la afinidad por los dominios β y γ. La interacción de los tres dominios (α, β y γ, con el dominio α unido a GDP), regresa a la Proteína G a su estado "inactivo" o "apagado", el cual se une nuevamente al receptor acoplado a Proteína G. Con esta unión, tanto el Receptor acoplado como la Proteína G están listos para un nuevo ciclo de activación que se llevará a cabo cuando una nueva molécula señal se una al receptor de membrana.
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BIBLIOGRAFIA
Ayoub, M. A. (2018). Small molecules targeting heterotrimeric G proteins. European journal of pharmacology, 826, 169-178.
Baltoumas, F. A., Theodoropoulou, M. C., & Hamodrakas, S. J. (2013). Interactions of the α-subunits of heterotrimeric G-proteins with GPCRs, effectors and RGS proteins: a critical review and analysis of interacting surfaces, conformational shifts, structural diversity and electrostatic potentials. Journal of structural biology, 182(3), 209-218.
Glukhova, A., Draper-Joyce, C. J., Sunahara, R. K., Christopoulos, A., Wootten, D., & Sexton, P. M. (2018). Rules of engagement: GPCRs and G proteins. ACS pharmacology & translational science, 1(2), 73-83.
Sprang, S. R. (2016). Invited review: Activation of G proteins by GTP and the mechanism of Gα‐catalyzed GTP hydrolysis. Biopolymers, 105(8), 449-462.
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