domingo, 26 de marzo de 2017

Los receptores acoplados a proteínas G



Todos estos receptores tienen la misma estructura, están constituidos por siete hélices transmembranas, por ello también reciben el nombre de Receptores 7TM. Estos receptores, como todos los receptores que forman parte de rutas de bioseñalización, interaccionan de forma específica con un ligando ocasionando un cambio conformacional en el receptor que va a mediar como interacciona esa proteína G que le da el nombre al receptor acoplado a proteína G.

Proteinas G y biologia

Una proteína G es una proteína que tiene actividad GTPasa, de manera que puede hidrolizar GTP hasta GDP. Esta proteína G en la mayoría de rutas de bioseñalización, está constituida por 3 subunidades que reciben el nombre de α, β y γ, este tipo de proteína G recibe el nombre de heterotrimérica. Las proteínas G transmiten señales mediante su interacción con otras proteínas.

Se produce una diferencia en la afinidad de asociación del receptor a la proteína G a la que se encuentra acoplado, de manera que pierde afinidad por la subunidad α, y lo que sucede es que esa subunidad α se disocia del complejo y una vez que se disocia, pierde afinidad por unir el nucleósido difosforilado (GDP). El GDP abandona la subunidad α y ahora ese sitio de unión a nucleótido es ocupado por el nucleósido trifosforilado (GTP).

Este intercambio de GDP por GTP se da gracias a que en el citosol la concentración de GTP es un orden de magnitud superior a la del GDP. De manera que cuando esta proteína pierde afinidad por esta molécula, el GDP abandona el sitio de unión al nucleótido, ese sitio de unión que está vacío va a ser ocupado por el GTP que se encuentra a una concentración un orden de magnitud superior a la del GDP.

Una vez que une el GTP, esa subunidad alfa se activa, sufre una conformación y en esa conformación activa, es capaz de modificar la actividad de enzimas efectoras que se encuentran formando parte de la bicapa lipídica, esas enzimas efectoras son enzimas encargadas de la síntesis de segundos mensajeros.

La interacción de la subunidad α activa de la proteína G con la enzima efectora no siempre induce la síntesis de segundos mensajeros, también puede hacer todo lo contrario, puede inhibir la síntesis de segundos mensajeros. Es decir, que el efecto de la subunidad α en la proteína G activada puede dar lugar a una activación o a una inhibición en la actividad de la enzima efectora.

- Activación y desactivación de proteínas G


La subunidad alfa y beta forman un dímero y están siempre asociadas. La subunidad alfa es la que puede asociarse o disociarse de ese dímero, pues bien, existen distintas combinaciones de este dímero con distintos tipos de subunidades α, de manera que, si la subunidad α es de naturaleza inhibidora, cuando interaccione con la enzima efectora, inhibirá la síntesis de segundos mensajeros, y si es de naturaleza activadora pues activará la síntesis de segundos mensajeros.

Este tipo de rutas de bioseñalización son las más comunes junto con las de que están disparadas por receptores tirosin kinasa.

El sistema vuelve a la situación de reposo cuando esta subunidad α que es activa, digamos que tiene la capaz de hidrolizar el GTP, de manera que al mismo tiempo que se une a la enzima efectora y modifica su actividad (la inhibe o activa para que sintetice un segundo mensajero) hidroliza el GTP.

En el momento en el que hidroliza GTP, ya lo que hay en el sitio de unión a nucleótido es GDP lo que ocasiona un nuevo cambio conformacional en la proteína que hace que ahora se encuentre en su forma inactiva. Cuando une GDP puede volver a asociarse a ese dímero que forma la subunidad βγ, y aparecemos en la situación inicial en la que el trímero se encuentra asociado al receptor de membrana.

Una vez que se hidroliza el GTP, es un temporizador intrínseco por la parte de la propia molécula de la subunidad α ya que al asociase a ella, de forma espontánea la reinicia, de manera que pasa de su forma activa a su forma inactiva y puede volver a formar parte del complejo que forma con el receptor 7TM, de modo que el ciclo de activación puede comenzar otra vez.

El mecanismo de amplificación de la señal que opera en este caso es que un mismo complejo ligando-receptor, una vez que interacciona el mismo complejo ligando-receptor es capaz de activar a numerosas proteínas G formadas por estas subunidades α, β y γ, de manera que esto supone un primer paso de amplificación de la señal.

Además, tenemos como una misma subunidad α puede dar lugar a la activación o inhibición de diversas enzimas efectoras dependiendo del tipo celular en el que nos encontremos. Hay enzimas efectoras, como la adenilato ciclasa, que están activadas por la subunidad α de la proteína G, que lo que hacen es sintetizar AMPc, o la fosfolipasa C, que sintetiza otros segundos mensajeros distintos como el triacilglicerol o el inositol trifosfato.

+ Apagado y desensibilización


El apagado de esta ruta de bioseñalización sucede cuando baja la [ligando] que se encuentra en contacto con el receptor 7TM. La sensibilidad de estos receptores es del orden de picomolar, pero tiene un límite, no es capaz de detectar concentraciones extremadamente pequeñas de la molécula señalizadora. Aunque estos sistemas de desensibilización también operan cuando la concentración de ligando se mantiene en el tiempo.

Cuando la concentración de ligando se mantiene constante y alta, lo que sucede es un proceso de internalización del receptor de manera que se forman vesículas (caveolas) que secuestran en el interior de la célula el receptor asociado al ligando, de esa manera se apaga el interruptor.

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- Qué son las proteínas y sus fuentes



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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, estudiante de Biología en la Universidad de Málaga.