Proteine G
Le proteine G sono proteine specializzate che hanno la capacità di legare i nucleotidi guanosintrifosfato (GTP), ribonucleotide trifosfato formato dalla guanina, dal ribosio e da tre gruppi fosfato e guanosindifosfato (GDP) estere dell’acido pirofosforico con il nucleoside guanosina costituito da un gruppo pirofosfato, uno zucchero pentoso e dalla base azotata guanina.
Le proteine G costituiscono uno dei componenti più importanti della cascata di segnalazione cellulare e trasmettono principalmente le informazioni dai recettori accoppiati alle proteine G (GPCR) sulla membrana plasmatica all’interno della cellula per regolare varie funzioni biochimiche.
Classificazione delle proteine G
Le proteine G sono classificate in quattro famiglie in base alla loro subunità α; Gαi, Gαs , Gα12/13 e Gαq. Le famiglie Gs e Gi regolano l’attività dell’adenilato ciclasi, mentre Gq attiva la fosfolipasi Cβ.
La G12/13 può attivare piccole famiglie di GTPasi vasta famiglia di enzimi appartenenti alla classe delle idrolasi che si legano al nucleotide guanosintrifosfato e lo idrolizzano in guanosindifosfato. La famiglia Gq è composta da quattro membri: Gq , G11 , G14 , e G15/16 e le rispettive subunità α sono quindi Gαq , Gα 11 , Gα 14 e Gα 15/16 .
La maggior parte della specificità della segnalazione risiede nella subunità Gα. In uno stato inattivato, la subunità α lega la guanosina difosfato. Tuttavia dopo l’attivazione legante del recettori accoppiati a proteine G , viene indotta l’attività della GTPasi che promuove lo scambio del GDP legato con la guanosina trifosfato.
La subunità α e il complesso βγ quindi si dissociano l’uno dall’altro e interagiscono con gli effettori associati, Nelle vie di segnalazione più comuni, Gαq attiva la fosfolipasi Cβ che idrolizza il fosfatidilinositolo 4,5-bisfosfato rilasciando 1,4,5-inositolo trisfosfato e diacilgliceroli, classe di gliceridi la cui molecola è costituita da due catene di acidi grassi addizionate tramite esterificazione a una molecola di glicerolo.
Il diacilglicerolo attiva una serie di isoforme della proteina chinasi C mentre l’ 1,4,5-inositolo trisfosfatosi diffonde nel reticolo endoplasmatico e si lega ai recettori sui canali del calcio legati al legante sulla superficie del reticolo endoplasmatico portando a un rilascio di calcio ioni nel citosol e successivamente in alcune cellule, l’apertura dei canali del calcio sulla superficie cellulare che porta all’afflusso di calcio extracellulare.
Il ciclo del calcio continua con il riassorbimento del calcio nel reticolo endoplasmatico da parte delle Ca ATPasi. L’attivazione delle proteine G avvia una serie di reazioni intracellulari che finiscono infine con la generazione di alcuni effetti, come l’aumento della frequenza cardiaca in risposta all’adrenalina o cambiamenti nella vista in risposta alla scarsa illuminazione
Segnalazione cellulare
La segnalazione cellulare è uno dei processi più importanti necessari per la normale crescita e lo sviluppo della cellula che aiuta le cellule a sopravvivere attraverso vari segnali ambientali e a sviluppare tolleranza contro le condizioni di stress.
Il meccanismo di base della segnalazione cellulare coinvolge una molecola recettore che percepisce un segnale come luce, ormoni, odori, antigeni, neurotrasmettitori o la superficie di un’altra cellula, che trasporta nella cellula tramite il recettore di membrana.
I recettori per le molecole segnale possono essere localizzati sulla membrana o trovarsi all’interno della cellula nel citoplasma o nel nucleo. I recettori di membrana legano messaggeri costituiti da proteine, peptidi, e molecole polari che non sono in grado di attraversare il doppio strato fosfolipidico della membrana cellulare.
I recettori di membrana sono costituiti da proteine che comprendono almeno due domini ovvero un dominio recettoriale, che presenta uno o più siti di legame per la molecola segnale e un dominio effettore, il quale, attivato dal legame tra legante e dominio recettoriale, innesca la risposta cellulare.
I recettori accoppiati a proteine G appresentano la famiglia recettoriale più numerosa composta da proteine che agiscono attivando proteine presenti nella parte intracellulare della membrana, dette proteine G.
Esse funzionano a loro volta come collegamento tra il recettore e altre proteine, dette proteine effettrici costituite da enzimi come l’adenilato ciclasi che catalizza la conversione di ATP in adenosina monofosfato ciclico che producono secondi messaggeri o canali ionici che si aprono e si chiudono in risposta al legame di un legante chimico o a variazioni del potenziale di membrana.
