PROTEINE G E IL LORO RUOLO - BERSAGLI DELLE PROTEINE G

PROTEINE G E IL LORO RUOLO

Si tratta di proteine-messaggere, ma sono state chiamate G a causa della loro interazione con i nucleotidi guaninici GTP e GDP. Consistono di 3 subunità: α, β, γ. I nucleotidi guaninici si legano alla subunità α, che è provvista di attività enzimatica, catalizzando la conversione del GTP in GDP. Le subunità β e γ rimangono associati a formare un complesso βγ. Tutte 3 le subunità sono ancorati alla membrana mediante la catena di un acido grasso, legata ad un residuo amminoacidico per mezzo di una reazione nota come PRENILAZIONE. Le proteine G possono diffondere liberamente nel piano della membrana, conseguentemente le proteine G di una cellula possono interagire con recettori ed effettori diversi in maniera eterogenea e questo è importante per la loro funzione.

Allo stato di riposo, la proteina G si trova sotto forma di trimero αβγ slegato da qualsiasi recettore e con le GDP sulla subunità α. Quando 1 molecola di agonista occupa il recettore, si verifica una variazione conformazionale che determina il rilascio del GDP sostituito con GTP che attiva la subunità α la quale si dissocia e diffonde nella membrana e può legarsi ad enzimi e/o a canali ionici, causandone a seconda dei casi l’attivazione o la inattivazione. Il processo termina quando il GTP viene idrolizzato a GDP per l’attività GTPasica intrinseca della subunità α  la quale si dissocia dall’effettore e si ricombina con βγ completando in tal modo il ciclo.

Generalmente un singolo complesso recettore-agonista può attivare molte proteine G per volta e ognuna di queste porta alla formazione di un 2° messaggero con conseguente AMPLIFICAZIONE DEL SEGNALE.

La SPECIFICITÀ per un tipo di effettore dipende dal tipo di proteina G, distinto in 3 classi principali (G_S, G_i, G_q). Le proteine G_s e G_i producono rispettivamente stimolazione e inibizione dell’enzima Adenilato Ciclasi, mentre la G_q opera sulla fosfolipasi C e A₂

BERSAGLI DELLE PROTEINE G

Il sistema Adenilato Ciclasi

La subunità α della G_s attiva l’adenilato ciclasi che aumenta la concentrazione di AMP, i nucleotidi sintetizzati all’interno delle cellule a partire di ATP che è un 2° messaggero e va ad attivare altre proteine chinasi (PKA) AMP dipendenti, enzimi che catalizzano la fosforilazione di residui di serina o treonina in altre proteine cellulari attivandole  a loro volta àtrasduzione del segnale è determinando le molteplici funzioni cellulari:

Viene prodotto continuamente e inattivato per idrolisi da parte di una fosfodiesterasi, enzima inibito da molti farmaci. La subunità a della Gi inibisce l’adenilato ciclasi e diminuisce la concentrazione di cAMP.

Il sistema fosfolipasi C e A₂

La subunità a della G_q attiva la fosfolipasi C che scinde un fosfolipide di membrana, fosfatidilinositolo-4,5-difosfato,

liberando IP₃ e DAG come 2i messaggeri. L’IP₃  lega i canali del Ca²⁺ sul RE provocandone l’apertura e aumenta da concentrazione del Ca²⁺, il DAG invece è lipofilo e resta intrappolato nella membrana, là insieme al calcio attiva una proteina chinasi (PKC) calcio-dipendente, regolando in tal modo la fosforilazione di residui di serina e treonina di altre proteine intracellulari importanti per la trascrizione genica, aumenta la secrezione di molecole segnale e interferiscono sulla proliferazione cellulare responsabili delle manifestazioni tumorali. L’attivazione della fosfolipasi A₂ scinde un altro fosfolipide, la fosfatidilcolina, attaccando l’acido grasso in posizione 2 e liberando l’acido arachidonico da cui dipende la sintesi di prostaglandine, trombossani e leucotrieni, potenti mediatori dell’infiammazione e altre funzioni.

L’aumento dela concentrazione di Ca intracellulare induce molteplici risposte cellulari

·        -  Contrazione del muscolo liscio

·         - Aumento della forza di contrazione del muscolo cardiaco

·         - Secrezione da parte di ghiandole esocrine e rilascio di neurotrasmettitori

·         - Liberazione di ormoni

·         - Citotossicità

Gli effetti del Calcio dipendono dalla sua capacità di regolare varie proteine funzionali e enzimi, le proteine ontrattili e i canali ionici. Il legame di queste proteine col calcio può essere diretto o mediato da altre proteine, quali la CALMODULINA, una proteina citosolica ubiquitaria in grado di legare il Ca, che controlla una grande varietà di effettori.

Regolazione dei canali ionici

Le proteine G possono interagire direttamente con i canali modulandone l’apertura, aumentando la permeabilità al K⁺ che esce o entra, depolarizzando o iperpolarizzando la cellula senza implicare il coinvolgimento di 2i messaggeri.

Effetori controllati dalle proteine G Due sono le vie chiave controllate dai recettori attraverso l’interazione con le proteine G. Entrambe possono essere attivate o inibite dai ligandi, in funzione della natura del recettore e della proteina G. v  Adenilato ciclaci/cAMP: Ø  L’adenilato ciclasi catalizza la formazione del messaggero intracellulare cAMP. Ø  Il cAMP attiva varie proteine chinasi che controllano le funzioni cellulari in molti modi diversi causando la fosforilazione di diversi enzimi, trasportatori e altre proteine. v  Fosfolipasi C/inositolo trifosfato (IP3)/diacilglicerolo (DAG): Ø  Catalizza la formazione di due messaggeri intracellulari IP3 e DAG, dai fosfolipidi dimembrana Ø  IP3 agisce aumentando la C citosolica libera di calcio tramite il rilascio di Ca2+ dai compartimenti intracellulari Ø  L’aumento di calcio libero determina l’innescarsi di diversi eventi, fra cui la contrazione, la secrezione, l’attivazione di enzimi e l’iperpolarizzazione della membrana Ø  Il DAG attiva la proteina chinasi C, che, fosforilando diverse proteine, controlla molte funzioni cellulari. I recettori legati a proteine G controllano anche: v  La fosfolipasi A2 (e quindi la formazione di acido arachidonico e di eicosanoidi) v  I canali ionici (per esempio, i canali del calcio e del potassio, modificando di conseguenza l’eccitabilità di membrana, il rilascio di trasmettitori e la contrattilità).