Proteínas G: Función y propiedades bioquímicas

- Estructura de las proteínas G. Acciones de las proteínas G. Activación de las proteinas G. Efecto cascada. Modificación de las proteinas G por toxinas bacterianas. Modificaciones por lípidos de las proteínas G. Miristoilación y prenilación de las proteinas G.ción de las proteinas g Referencias bibliográficas

RESUMEN:

Las proteínas G son una familia de proteínas acopladas a sistemas efectores que se unen a GDP ý GTP; poseen tres subunidades (a , b , g ) que les confiere diversidad, por lo que son denominadas también heterotriméricas. Cuando una proteína G se une a un receptor, éste incrementa su afinidad por el trasmisor. Este complejo es uno de los mecanismos de transducción que permite a las células comunicarse entre ellas y responder al medio ambiente. Las proteínas G interactúan con diferentes efectores por lo que es importante conocer sus propiedades bioquímicas...

INTRODUCCION:

Las proteínas G: son una familia de proteínas, que tienen especial afinidad por los nucleótidos de Guanina; desempeñan un papel muy importante en la transducción de señales de las células eucariotes. En 1971 se observó que el guanosintrifosfato era necesario para la activación de la adenilato ciclasa de los agonistas adrenérgicos b y posteriormente en esa misma década se descubrió el motivo de esta necesidad: las proteínas de membrana que unen GTP interaccionan con los sistemas receptores que inhiben o activan la adenilato ciclasa. Estas proteínas acoplan a mas de 100 receptores distintos para diversas proteínas como la adenilato ciclasa, la guanilato ciclasa, y algunos tipos de canales iónicos; trataremos de describir sus funciones en relación con los receptores adrenérgicos...

Estructura de las proteínas G:

Los estudios estructurales nos indican que las proteínas G tienen estructura de trímeros a b g , que pueden adoptar una conformación 'abierta' o 'cerrada'. Estas proteínas pueden ser consideradas como nanomáquinas moleculares. La proteína G heterotrimérica consta de una subunidad alfa de 45-47 kD, una subunidad beta de 35 kD y una subunidad gamma de 7-9 kD. Se han identificado también isoformas de cada una de las tres subunidades, lo cual permite que exista una amplia variedad de proteínas G diferentes...

ACCIONES DE LAS PROTEÍNAS G

Las proteínas G son proteínas de membrana que en el estado inactivo unen guanosindifosfato (GDP). Una respuesta hormonal que de lugar a la estimulación de la adenilato ciclasa, la unión de una hormona extracelular o de un agonista a un receptor, como por ejemplo un receptor adrenérgico b produce un cambio conformacional que estimula al receptor para interaccionar con una molécula Gs próxima. Ésta estimula a su vez un intercambio del GDP unido por GTP, es decir, la disociación del GDP de la Gs, para ser sustituido por GTP. De esta forma, la Gs se convierte en una proteína que activa la adenilato ciclasa, produciendo AMP cíclico. Ello da lugar a la activación de la proteína quinasa dependiente del cAMP y por consiguiente la fosforilación de las proteínas diana, como la fosforilasa b quinasa en las células que activan la fosforolisis del glucogeno. En resumen, los pasos fundamentales de la transducción de señal son la formación de segundos mensajeros, y la activación de proteícinasas. El primer mensajero es el neurotrasmisor. El segundo mensajero es una molécula que s e forma de manera secundaria a la unión del primer mensajero; algunos ejemplos de de esto son los nucleótidos cíclicos (AMPc, GTPc), los metabolitos de fosfoinositol, el calcio, los metabolitos de eicosaniodes y el óxido nítrico; y su función es activar las proteíncinasas que catalizan la transferencia de un grupo fosfato terminal del ATP a los sitios activos de ciertas proteínas.

ACTIVACION DE LAS PROTEINAS G. EFECTO CASCADA.

La proteína G esta formada por tres subunidades proteicas llamadas a b g . En su forma inactiva las tres subunidades se encuentran unidas. La subunidad alfa es la que tiene el GDP. Cuando el receptor beta adrenérgico activa la proteína G, la subunidad alfa libera el GDP, pega GTP y luego se separa de las subunidades b , g ...

MODIFICACIÓN DE LAS PROTEINAS G POR TOXINAS BACTERIANAS:

Las subunidades Ga contienen un sitio que puede ser ADP-ribosilado, reacción catalizada por la toxina del Vibrio cholerae a cual es una proteína enzimática capaz de romper el NAD+ y transferir su parte ADP ý ribosa a un lugar específico de la subunidad a . La ADP ý ribosilación de Ga inhibe el acoplamiento entre el receptor y las proteínas G, por lo que no se lleva a cabo el intercambio GDP por GTP y se estabiliza la forma inactiva de Ga , lo que impide la inhibición de adenilato ciclasa (ADC). En el intestino, la acumulación del cAMP resultante fomenta una respuesta fisiológica controlada por el cAMP (secreción de agua y Na+ incontrolable) y es causa de deshidratación grave y pérdida de sal que acompañan al cólera...

MODIFICACIONES POR LÍPIDOS DE LAS PROTEÍNAS G.

La membrana plasmática en su porción lipídica está formada básicamente por fosfolípidos. Estos son lípidos que contienen glicerol, dos ácidos grasos, fosfato y un alcohol frecuentemente aminado. Uno de estos fosfolípidos es el fosfatidilinositol (PI) el cual puede ser fosforilado a fosfatidilinositol monofosfato (PIP) y a fosfatidilinositol bifosfato (PIP2). Hace unos 30 años, por allá de la primera mitad de los años cincuenta, Mabel y Lowell Hokin descubrieron que al estimular algunas células con hormonas se producían cambios muy importantes en la síntesis y degradación de un fosfolípido: el fosfatidilinositol. Otros muchos investigadores lograron observar efectos semejantes, con una gran variedad de agentes y en múltiples modelos celulares. Sin embargo, este hallazgo permaneció sólo como descripción, ya que no se había encontrado una explicación para el fenómeno. En 1975, Bob Michell, un investigador inglés; durante su revisión encontró una asociación estrecha entre el recambio (síntesis y degradación) del fosfatidilinositol y las variaciones en la concentración del calcio libre en el citoplasma de la célula (el calcio libre citosólico ya era considerado como un segundo mensajero). Entonces propuso que el mecanismo de transducción para un gran número de mensajeros involucra, como paso inicial, un aumento en el recambio de fosfoinosítidos, el cual, a su vez, conduce a cambios en la concentración intracelular de calcio libre...

MIRISTOILACION Y PRENILACION DE LAS PROTEINAS G:

Todas las subunidades alfa de las proteínas G pueden ser modificadas covalentemente por la unión de ácidos grasos como el palmitato y/o miristato. La N-miristoilación es el resultado de una adición co-traduccional de un grupo miristoilo en un residuo de glicina (fig. 5) de la región amino terminal, después remover la metionina inicial de la subunidad alfa. Esta unión es covalente e irreversible. Todas las subunidades Ga de la familia Ga i/o son susceptibles a ser miristoladas...

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: