Cum funcționează receptorii G legați de proteine

G-receptori cuplați (GPCR) sunt cele mai diverse grupuri de receptori membranari din eucariote. Funcția principală a GPCR-urilor este de a detecta energia luminoasă sau substanțele nutritive în afara celulei și de a activa căile de transducție a semnalului în interiorul celulei. În cele din urmă, GPCR-urile declanșează răspunsurile celulare. Agoniștii (substanțele chimice care se leagă la un receptor pentru a produce un răspuns celular prin activarea receptorului) care se leagă la GPCR pot fi un hormon, un neurotransmițător sau un stimul extern cum ar fi un miros sau o feromon. După legarea unui agonist, GPCR activează proteina G asociată pentru inițierea unui mecanism celular particular.

Domenii cheie acoperite

1. Ce este receptorul cuplat cu proteine ​​G
     - Definiție, structură, rol
2. Cum funcționează receptorii G legați de proteine
     - Mecanismul activării proteinei G

Termeni-cheie: enzime efecte, proteine ​​G, GDP (difosfat de guanozină), receptori G-proteină, GPTP (trifosfat de guanozină)

Ce este un receptor G legat de proteine

Receptorii legați de proteine ​​G (GPCR) sunt cea mai mare categorie de proteine ​​membranare din eucariote, care mediază majoritatea răspunsurilor fiziologice ale hormonilor, neurotransmițătorilor și stimulanților de mediu. Ele sunt, de asemenea, responsabile pentru viziune, simț al mirosului și gustului. Una dintre trăsăturile cheie ale GPCR-urilor este prezența șapte a-helici care se întind pe membrană care sunt interconectate de către regiunile alternative de buclă intracelulară și extracelulară. Un GPCR uman este afișat în figura 1.

Figura 1: GPCR

Rolul principal al unui GPCR este de a activa o proteină G heterotrimerică la legarea unui agonist la receptor.

Cum funcționează receptorii G legați de proteine

GPCR-urile sunt un tip de receptori găsiți pe membrana celulară. Când agonistul se leagă de GPCR, au loc o serie de reacții care declanșează un răspuns celular. Etapele implicate în declanșarea unui răspuns celular prin activarea GPCR sunt descrise mai jos.

1. Atunci când receptorul G-proteină-cuplat nu este legat de un agonist, acesta rămâne inactiv. Proteina G rămâne, de asemenea, inactivă pe membrana celulară. Cele trei subunități ale proteinei G sunt Gsα, Gβ și Gγ. Starea inactivă a proteinei G conține un PIB legat la domeniul Gsα.
2. După legarea unui ligand / agonist cum ar fi hormonii sau neurotransmițătorii, GPCR suferă o modificare conformațională, activând domeniul său GEF. Modificarea conformării în GPCR permite legarea proteinei G la domeniul GEF. PIB-ul proteinei G este înlocuit cu un GTP prin acțiunea domeniului GEF, activând proteina G. Domeniul GEF activează GTPaza monomerică pentru a înlocui PIB-ul dintr-un GTP.
3. La activare, domeniul Gsa disociază de complexul proteic GPCR-G și se leagă de enzima efectoare de pe membrana celulară pentru ao activa. Enzima efectoare activată poate fi adenilil ciclaza, fosfolipaza C etc. Se generează alți mesageri cum ar fi cAMP, inositol 1,4,5-trifosfat, 1,2-diacilglicerol etc. Acești alți mesageri activează diferite tipuri de proteine ​​în citozol pentru a genera un răspuns celular particular. Mesagerii secundari reprezintă componentele inițiale ale cascadelor de transducție a semnalului intracelulare, care activează un mecanism celular particular.
4. Hidroliza GTP în PIB în domeniul Gsα disociază de enzima efectoare, dezactivând enzima.

Mecanismul de acțiune al GPCR este prezentat în figura 2.

Figura 2: Mecanismul de acțiune al GPCR

Concluzie

Receptorul cuplat cu proteina G este cel mai abundent tip de receptori de pe membrana celulară a eucariotelor. Ea mediază funcțiile celulare la activarea prin legarea agoniștilor cum ar fi hormoni, neurotransmițători sau stimuli externi. Activarea GPCR conduce la activarea proteinei G pe membrana celulară. Proteina G activată se leagă de o enzimă efectoare pe membrana celulară pentru a genera mesageri secundari care declanșează răspunsurile celulare în citozol.

Referinţă:

1. "GPCR". Stirile naturii, Nature Publishing Group, disponibil aici.

Datorită fotografiei:

1. "Receptor beta-2-adrenergic" De Opabinia regalis - Activitate proprie (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons
2. "Proteina G" de către Tpirojsi - Activitate proprie (Domeniul Public) prin Wikimedia Commons