PROTEINE G DE CUPLAJ SI ROLUL LOR IN TRANSDUCTIA SEMNALULUI BIOLOGIC referat





PROTEINE G DE CUPLAJ SI ROLUL LOR IN TRANSDUCTIA SEMNALULUI BIOLOGIC


Hormonii din clasa hormonilor hidrosolubili (peptidici, catecolamine) nu patrund in celule, ci interactioneaza cu receptori membranari. Fixarea hormonului pe receptor activeaza un sistem transductor care transforma semnalul extern (mesager prim) intr-unul intracelular (mesager secund). Mesagerul secund actioneaza in interiorul celulei initiind evenimente care duc la activarea sau inactivarea enzimelor, secretie, contractie, sinteza de noi proteine.




Numarul mesagerilor secunzi este mic: AMPc, GMPc, diacil glicerolul, inozitolul fosfati, calciucalmodulina. AMPc e mediator pentru substante paracrine (glucagon, catecolamine, parathormonul, TSH, gonadotropine, ACTH).

Actiuea hormonilor este mediata intern de sisteme transductoare ale mesajerol externe in mesaje intracelulare. Sistemele transductoare sunt receptori membranari citoplasmatici, nucleari. Sistemele transductoare sunt: receptorul membranar, sistemul de cuplare a complexului hormon-receptor cu sistemul efectro care genereaza mesagerul intracelular, functia de cuplare o detine o clasa de proteine denumite proteina G, sistem efector care genereaza AMPc. Adenilat ciclaza genereaza AMPc si fosfolipaza C ce da nastere la diacilglicerol si inozitol – fosfati. AMPc si diacilglicerolul actioneaza similar activand protein – kinaze, AMPc activeeaza protein-kinaza A, diacil glicerolul activeaza protein-kinaza C.

Receptorii cuplati cu proteina G (RCPG) constituie cea mai mare familie de receptori celulari de suprafata. RPCG sunt proteine intramembranare monomerice cu 7 domenii transmembranare avand fiecare o structura in α-helix, fiind legate prin trei bucle externe si trei bucle interne. Putem clasifica RCPG in 3 grupe (I, II, III) deferenta dintre ele o constituie absenta analogiei secventelor lor primare de aminoacizi.

Prima grupa contine marea majoritate a RCPG. Ea se caracterizeaza prin prezenta unei secvente de tip DRY (aspartil – arginil – tirozil) la bucla I2. Aceasta grupa este subimpartita in 3 subgrupe Ia, Ib, Ic dupa localizarea posibila a situsului de legare a agonistilor: intre domeniile transmembranare pentru Ia, mai spre exterior si implicand domeniul N-terminal pentru Ib si la nivelul N-terminal pentru Ic. Receptorii grupei II se disting de grupa I prin absenta analogiei de secventa si prin faptul ca nu are localizat situsul de legatura al agonistilor. Grupa III are situsul de recunoastere a ligandului la nivelul domeniului N-terminal.

Proteinele G oligomerice

Celulele animale contin un numar de proteine G diferite (pro­teine ce leaga GTP). Fiecare tip de proteina G leaga un anumit tip de receptor cu un anumit efector enzimatic sau canal ionic. Proteinele G pot fi clasificate in mai multe grupe pe baza structurii si functiei aces­tora. Proteinele G sunt izolate sub forma de heterotrimeri, compusi din subunitatile α, β si γ. Subunitatea α contine situsul de legare pentru GTP si de activitate catalitica responsabila de hidroliza acestei nucleotide. Aceasta subunitate contine de asemenea situsuri de interactiune cu complexul βγ, cu receptorul si cu enzima efectoare sau canalul ionic.

O serie de experimente arata ca fiecare subunitate (α, β sau γ) a proteinelor G este atasata la fata citoplasmatica a membranei plasmatice. Nici una dintre subunitati nu contine secvente transmembranare. Subunitatea α este atasata la membrana printr-un rest de cisteina acilat, in apropierea capatului carboxi al lantului polipeptidic. Una dintre functiile subunitatilor β si γ, care prezinta atat secvente hidrofile cat si hidrofobe, ar fi cea de ancorare subunitatii α in membrana plasmatica.

Subunitatile α ale diverselor proteine G au secvente si greutati moleculare putin diferite. Aceste mici diferente structurale ale subunitatilor α par a fi in principal responsabile de proprietatile diferite ale proteinelor G oligomerice (tabelul nr.8). Exista totusi un inalt grad de omologie chiar intre subunitatile α (α s, α i αj) si ras. Regiunea subuni­tatii α care pare a interactiona cu lantul polipeptidic al receptorului este o regiune elicoidala de tip a amfipatica, localizata la nivelul capatului carboxi al subunitatii α. Un situs probabil a interactiona cu complexul βγ este o secventa de aminoacizi de la capatul amino.

Familia

Unii membri

ai familiei

Subuni-tatile α

Functii

I

Gs

αs

Activeaza adenilat ciclaza;

Activeaza canalele de Ca2+

II

Golf

αolf

Activeaza adenilat ciclaza in neuronii olfactivi

Gi

αi

Inhiba adenilat ciclaza;

Activeaza canalele de K+;

Go

αo

Activeaza canalele de K+;

Inactiveaza canalele de Ca2+;

Activeaza fosfolipaza C-β

Gt

αt



Activeaza fosfodiesteraza GMPc in bastonase

III

Gq

αq

Activeaza fosfolipaza C-β

*Familiile sunt determinate de inrudirea secventei aminoacidice a subunitatilor α.

La mamifere au fost descrise 21 de subunitati α si cel putin 4 subunitati β si 7 subunitati γ.

Proteinel G sunt oligomerice si monomerice. Proteina G are rol si in amplificarea semnalului biologic.

In modelul clasic, cu trei parteneri, evenimentele initiale ale activarii proteinelor G sunt reprezentate de formarea complexului agonist-receptor si interactiunea acestui complex cu oligomerul inactiv αGDPβγ. Aceasta interactiune induce inlocuirea GDP cu GTP si disoci­erea oligomerului αβγ in αGDP si complexul βγ. Etapa limitanta a procesului este disocierea GDP. In timpul acestei secvente de procese subunitatea α sufera o transformare conformationala la o forma α' care interactioneaza cu enzima efectoare si induce o modifi­care a conformatiei si activitatii acesteia. Conformatia activa a subuni­tatii α este convertita la conformatia inactiva prin hidroliza GTP. Aceasta reactie este catalizata de subunitatea α insasi si este urmata de combinarea αGdp cu complexul βγ pentru a re-forma αGDPβγ. Fiecare molecula α'GTP se gaseste probabil in conformatia activa timp de cateva secunde inainte ca GTP sa fie hidrolizat. Complexul agonisi- receptor ar actiona ca si catalizator in timpul activarii proteinelor G, astfel incat la nivel molecular, un complex ar interactiona cu mai multi oligomeri αβγ pe o durata de cateva secunde. In membranele plasmatice ale unor tipuri celulare numarul moleculelor subunitatii α depasesc cu mult numarul moleculelor complexului βγ. In aceste siste­me, un complex βγ ar putea cataliza legarea ATP la mai multe subuni­tati α. In plus, fiecare α'GTP ar putea interactiona cu mai multi efectori pe durata existentei sale.

Unele date experimentale arata ca subunitatile α'GTP sunt eliberate din membrana plasmatica in spatiul citoplasmatic ca urmare a cuplarii unui agonist la receptorul sau. Astfel, in plus fata de acti­varea enzimelor efectoare atasate suprafetei citoplasmatice membranare, α'GTP eliberate de la nivelul membranei plasmatice ar difuza in spatiul citoplasmatic si ar interactiona cu alte enzime efectoare lo­calizate in acest spatiu. Totusi, dovezile in acest sens nu sunt foarte puternice.



Interactiunea α'GTP cu proteinele efectoare a fost studiata cel mai mult in doua sisteme: activarea fosfodiesterazei dependente de GMPC de catre lumina si reglarea activitatii AC de catre hormoni si neurotransmitatori. Absorbtia luminii modifica conformatia rodopsinei, astfel incat o parte a domeniului citoplasmatic al acestei molecule interactioneaza cu transducina. Aceasta interactiune catali­zeaza la randul ei activarea subunitatii α a transducinei.

Conformatia activata a subunitatii α, α'GTP, activeaza fosfodi-esteraza dependenta de GMPC.

In cele mai multe celule, AC se poate cupla cu receptori dife­riti, unii crescand formarea AMPC, altii scazand formarea AMPC. Aceasta cuplare este realizata prin intermediul proteinelor Gs sau Gi. Inhibarea de catre un agonist este aproape intotdeauna observata in prezenta unui al doilea agonist care stimuleaza AC. In cele mai multe membrane, cantitatea de Gi, este mult mai mare decat cea a Gs. Specia moleculara care interactioneaza cu AC este αs'GTP. Etapa initiala a mecanismului prin care agonistii inhiba AC este diso­cierea αi'GTPβiγi. Aceasta elibereaza subunitatea α in conformatia acti­vata, αi'GTP, si complexul βiγi Inhibitia AC se produce probabil prin doua mecanisme.

Complexele βiγieliberate din αiβiγi s-ar putea cupla cu αs'GTP si ar inhiba activarea enzimei prin intermediul acestei subunitati. AC ar putea fi inhibata de asemenea direct de catre αi'GTP.

Modelul clasic, cu trei parteneri, pentru functionarea proteinelor G, a fost recent completat cu un al patrulea partener. Acesta este un membru al unei noi familii de proteine denumite RGS (reglator al semnalizarii proteinelor G). Prima proteina descrisa a acestei noi familii a fost GAIP (proteina ce interactioneaza cu Gα), fiind asociata cu Gi3α. Proteinele RGS includ actualmente cel putin 25 membri (la mamifere), toate prezentand un domeniu central de 130 resturi foarte bine conservat (domeniul RGS), responsabil de interac­tiunea cu subunitatile Gα. Proteinele RGS se comporta ca reglatori negativi ai semnalizarii dependente de proteinele G, accelerand activitatea GTP-azica a subunitatilor Gα. Rolul lor este astfel analog celui al proteinelor GAP (proteine activatoare ale GTP-azei), ce intervin in ciclul de inactivare al proteinelor G mici (monomerice), de tip ras. Proteinele RGS accelereaza de 100 pana la 1000 ori hidroliza GTP de pe subunitatile Gα si prezinta o specificitate de actiune fata de acestea. De exemplu, RGS cel mai bine caracterizate (RGS l si RGS4) functioneaza ca activatori ai activitatii GTP-azice a subunitatilor G0, Gz, G, si Gq, dar nu au nici o actiune asupra subunitatilor Gs si G12.

Raspuns celular

 


















Mesagerii primi, mesagerii secunzi ai informatiei celulare si fenomenele metabolice responsabile de raspunsul celular (enzimele actionate primar – enzime efectoare – sunt subliniate)

Proteinele G se clasifica: Gs (responsabile de stimularea adenilat ciclazei), Gi (care inhiba adenilat ciclaza, proteinele Gq (care stimuleaza fosfolipaza C).







Principalele proteine G cuplate cu receptori membranari

Proteinle G

Receptorii care le cupleaza

Enzimele si canalele membranare actionate

Gs

r. adrenergici beta

r. dopaminergici D1, D5

r. serotoninergici 5-HT4

r. Histaminergici H1

↑Ac→↑AMPc,

↑ curent Ca2+

Gi

r. muscarinici M1

r. adrenergici alfa2

r. dopaminergici D2, D3, D4

r. serotoninergici 5-HT1

r. opioizi

↓Ac→↓AMPc,

↑ curent K+

Gq

r. muscarinici M1

r. adrenergici alfa1

r. dopaminergici D1

r. serotoninergici 5-HT2

r. histaminergici H2

↑PLC→↑IP3, DAG→↑Ca2+

(↑PLD, ↑PLA2)

Go

r. muscarinici M1, M2, M3

r. adrenergici alfa2

r. dopaminergici D2, D3, D4

r. opioizi

↑Curent Ca2+


Substante cu efect terapeutic care actioneaza asupra proteinei G sunt: oxotremarina, pirenzepina, metocramina, hexahidroxidifenidol, fenilefrina, metoxamina, prozosin, clonidina, oximetazolina, iohimbina, dobutamina, metoprolol, terbutalina, spiperona, haloperidol, risperidina, domperidona, clozapina, apomorfina, pirebidil, bromocriptina.









BIBLIOGRAFIE


BENGA GH. - “Biologie celulara si moleculara” Cluj, Ed. Dacia, 1985;

CRUCE MIHAI – “Biologie moleculara a semnalizarii celulare”, Craiova, Ed. Aius, 1998;

STROESCU VALENTIN “Bazele farmacologice ale practicii medicale”, Bucuresti, Ed. Medicala, 1998;

COSTULEANU MARCEL – “Comunicarea intracelulara. Fundamente fiziopatologice” Ed. Cantes, Iasi, 2002;

POPESCU AURORA, ELENA CRISTEA –POPA, DINU VEONICA, TRUTIA E. - Tratat de biochimie medicala, vol I”, Ed. Medicala, Bucuresti, 1991.




















Copyright © Contact | Trimite referat


Ultimele referate adaugate
Mihai Beniuc
   - Mihai beniuc - „poezii"
Mihai Eminescu Mihai Eminescu
   - Mihai eminescu - student la berlin
Mircea Eliade Mircea Eliade
   - Mircea Eliade - Mioara Nazdravana (mioriţa)
Vasile Alecsandri Vasile Alecsandri
   - Chirita in provintie de Vasile Alecsandri -expunerea subiectului
Emil Girlenu Emil Girlenu
   - Dragoste de viata de Jack London
Ion Luca Caragiale Ion Luca Caragiale
   - Triumful talentului… (reproducere) de Ion Luca Caragiale
Mircea Eliade Mircea Eliade
   - Fantasticul in proza lui Mircea Eliade - La tiganci
Mihai Eminescu Mihai Eminescu
   - „Personalitate creatoare” si „figura a spiritului creator” eminescian
George Calinescu George Calinescu
   - Enigma Otiliei de George Calinescu - geneza, subiectul si tema romanului
Liviu Rebreanu Liviu Rebreanu
   - Arta literara in romanul Ion, - Liviu Rebreanu











Scriitori romani