Come funzionano i recettori accoppiati alle proteine ​​G?

Recettori accoppiati a proteine ​​G (GPCR) sono il gruppo più diversificato di recettori di membrana negli eucarioti. La funzione principale dei GPCR è quella di rilevare l'energia luminosa o i nutrienti al di fuori della cellula e di attivare i percorsi di trasduzione del segnale all'interno della cellula. In definitiva, i GPCR attivano le risposte cellulari. Gli agonisti (sostanze chimiche che si legano a un recettore per produrre una risposta cellulare attivando il recettore) che si lega al GPCR possono essere un ormone, un neurotrasmettitore o stimoli esterni come un odore o un feromone. Dopo aver legato un agonista, il GPCR attiva la proteina G associata per l'inizio di un particolare meccanismo cellulare.

Aree chiave coperte

1. Cos'è il recettore G Protein Coupled
     - Definizione, struttura, ruolo
2. Come funzionano i recettori accoppiati alle proteine ​​G?
     - Meccanismo di attivazione delle proteine ​​G

Termini chiave: enzima effettore, proteina G, GDP (guanosina difosfato), recettori accoppiati a proteine ​​G (GPCR), GTP (guanosina trifosfato), secondo messaggero

Che cosa è un recettore G Protein Coupled

I recettori accoppiati alle proteine ​​G (GPCR) sono la più grande classe di proteine ​​di membrana negli eucarioti, che mediano la maggior parte delle risposte fisiologiche di ormoni, neurotrasmettitori e stimolanti ambientali. Sono anche responsabili della vista, dell'olfatto e del gusto. Una delle caratteristiche chiave dei GPCR è la presenza di sette eliche α a membrana che sono interconnessi da regioni di loop intracellulari ed extracellulari alternative. Viene mostrato un GPCR umano Figura 1.

Figura 1: GPCR

Il ruolo principale di un GPCR è di attivare una proteina G eterotrimerica sul legame di un agonista al recettore.

Come funzionano i recettori accoppiati alle proteine ​​G?

I GPCR sono un tipo di recettori trovati sulla membrana cellulare. Quando l'agonista si lega al GPCR, una serie di reazioni ha luogo per innescare una risposta cellulare. I passaggi coinvolti nell'attivazione di una risposta cellulare mediante l'attivazione di GPCR sono descritti di seguito.

1. Quando il recettore G-Protein-Coupled non è legato a un agonista, rimane inattivo. La proteina G rimane anche inattiva sulla membrana cellulare. Le tre subunità della proteina G sono Gsα, Gβ e Gγ. Lo stato inattivo della proteina G contiene un PIL legato al dominio Gsα.
2. In seguito al legame di un ligando / agonista come ormoni o neurotrasmettitori, il GPCR subisce un cambiamento conformazionale, attivando il suo dominio GEF. Il cambiamento nella conformazione nel GPCR consente il legame della proteina G al dominio GEF. Il PIL della proteina G viene sostituito da un GTP dall'azione del dominio GEF, attivando la proteina G. Il dominio GEF attiva GTPase monomerico per sostituire il PIL da un GTP.
3. All'attivazione, il dominio Gsα si dissocia dal complesso proteico GPCR-G e si lega all'enzima effettrice sulla membrana cellulare per attivarlo. L'enzima effettore attivato può essere adenililciclasi, fosfolipasi C, ecc. Genera secondi messaggeri come cAMP, inositolo 1,4,5-trifosfato, 1,2-diacilglicerolo, ecc. Questi secondi messaggeri attivano vari tipi di proteine ​​nel citosol per generare una particolare risposta cellulare. I secondi messaggeri sono i componenti iniziali delle cascate di trasduzione del segnale intracellulare, che attivano un particolare meccanismo cellulare.
4. L'idrolisi della GTP nel PIL nel dominio Gsα si dissocia dall'enzima effettore, disattivando l'enzima.

Il meccanismo di azione del GPCR è mostrato in figura 2.

Figura 2: Meccanismo di azione GPCR

Conclusione

Il recettore accoppiato alla proteina G è il tipo più abbondante di recettori sulla membrana cellulare degli eucarioti. Medica le funzioni cellulari sull'attivazione da parte del legame di agonisti quali ormoni, neurotrasmettitori o stimoli esterni. L'attivazione di GPCR porta all'attivazione della proteina G sulla membrana cellulare. La proteina G attivata si lega a un enzima effettore sulla membrana cellulare per generare secondi messaggeri che attivano le risposte cellulari nel citosol.

Riferimento:

1. "GPCR". Notizie sulla natura, Nature Publishing Group, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Beta-2-recettore adrenergico" di Opabinia regalis - Opera propria (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "G protein" di Tpirojsi - Opera propria (dominio pubblico) via Commons Wikimedia