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 ( 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 ( ( (. 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 (, (. Cuando esto ocurre la subunidad alfa pierde su afinidad por el receptor, se disocia de el, y se mueve hacia otra proteína cercana, la enzima adenilato ciclasa, que hasta el momento estaba inactiva y que ahora es activada y comienza su trabajo: convertir el ATP en 3'5' AMP cíclico. Esta reacción implica liberar los fosfatos gamma y beta del ATP ligar el fosfato restante (que esta esterificando a la ribosa en la posición 5') al hidroxilo 3' formando una estructura cíclica conocida como "AMP cíclico" o simplemente AMPc. Luego de varios segundos de la unión con la adenil-ciclasa, la subunidad alfa de la proteína G hidroliza el GTP, abandona la adenilato ciclasa inactivandose (apagado) y retorna a su unión con las subunidades beta y gamma (lugar de donde había "desertado" al comienzo del "juego"). La adenil ciclasa se torna inactiva y deja de producir AMPc. Todo este ciclo origina un breve "pulso" de señales que producen, en este caso, unos cientos de moléculas de AMPc. El AMPc actúa como un segundo mensajero que difunde por el citoplasma (el primer mensajero es él ligando en la superficie celular, estos ligandos son en general productos conocidos como hormonas: por ejemplo la epinefrina) llevando su acción al mismo. Fig. 1
| Receptores y segundos mensajeros 1. Neurotransmisor 2. Receptor proteína G Subunidad ? de la proteína G 5. Subunidad ? de la proteína G 6. Guanosín-di-fosfato (GDP) 7. Adenilato ciclasa 8. Membrana plasmática 9. Guanosin-Tri-fosfato (GTP) 10. Lado citoplasmático de la membrana P1 o fósforo inorgánico Activación de las proteínas G: La activación del receptor acoplado a las proteínas G provoca el intercambio GDP – GTP en la subunidad ( ocasionando la disociación de G ( (GTP) (estado inactivo) de G((. http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/chapters.htlm |
Modificacion de las proteinas G
La importancia de la actividad de la GTPasa, para el control de la respuesta hormonal la podemos observar sobre las consecuencias de su bloqueo. El bloqueo puede efectuarse "in vitro" mediante la sustitución del GTP por GTP(S, un análogo del GTP en el que un oxígeno del fosfato ( del GTP ha sido sustituido por un átomo de azufre, y que la actividad GTPasa no puede romper (fig. 2).
Modificación de las proteinas g por toxinas bacterianas
Las subunidades G( 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 – ribosa a un lugar específico de la subunidad ( . La ADP – ribosilación de G( 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 G(, 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.
Otra propiedad bioquímica importante de las proteínas G( es la capacidad de ser fosforiladas. Algunas subunidades alfa son sustratos de la proteína kinasa C (PKC) y aun cuando se desconoce la relevancia fisiológica de la forforilación, se ha demostrado que la fosforilación en un segmento de 53 residuos de la región amino terminal, bloquea la interacción de G(2 y
Fig. 3 FOSFORILACION DE LAS PROTEINAS G: G 12 con el dímero G. Se ha sugerido que la fosforilación es un mecanismo de modulación de señal a través de las subunidades G al prevenir su reasociación con G.
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. Al acoplarse los mensajeros con receptores de la familia de los siete dominios transmembranales, estos últimos activan a algunas proteínas del grupo Gq (Gq, G11, G14, y otras, que constituyen un grupo de la familia de las proteínas G). Dichas proteínas a través de sus subunidades alfa y beta-gamma, son capaces de amplificar la actividad de una enzima: la fosfolipasa C, específica para el fosfatidilinositol bifosfato (PIP2), a la que también en algunos trabajos se le llama fosfoinositidasa, de éstos se generan productos como el inositol 1, 4, 5 trisfosfato (IP3) y los diacilglicéridos. Es interesante mencionar que existen diversas isoformas también de la fosfolipasa C y que para este sistema las isoformas ( son las importantes.
Fig. 4 Representación del sistema de transducción de los fosfoinosítidos y el calcio. (PIP2 = fosfatidil inositol bifosfato; DG =diacilglicérido; PLC = fosfolipasa C.)
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 G( de la familia G(i/o son susceptibles a ser miristoladas.
Fig. 6 PRENILACION DE LAS SUBUNIDAES G Las subunidades G( de las proteínas G pueden ser modificadas covalentemente por una unidad de geranilgeranilo (C20) o farnesilo (C15) en un residuo de cisteina del extremo carboxilo terminal mediante un enlace tioeter. La prenilación es seguida de la eliminación de los tres aminoácidos de la región carboxilo terminal y la carboximetilación de la nueva región carboxilo terminal. Esta modificación constituye otra manera de regular la interacción del dímero con otras proteínas.
Referencias bibliograficas
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7.- http://fai.unne.edu.ar/biología/celularmit/gp.htm 8.- http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/vol.1.ciencia2/28htm/sec_12.htlm 9.- http://salus.it/esp/drogas_noiqual.htlm 10.- http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/chapters.htlm
Autor:
María del Carmen Hernández Vásquez.
carclarmary[arroba]hotmail.com
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