Proteínas G: Función y propiedades bioquímicas

Resumen

Las proteínas G son una familia de proteínas acopladas a sistemas efectores que se unen a GDP – GTP; poseen tres subunidades ((, (, () que les confiere diversidad, por lo que son denominadas también heterotriméricas. Cuando una proteína G se une a un receptor, éste incrementa su afinidad por el trasmisor. Este complejo es uno de los mecanismos de transducción que permite a las células comunicarse entre ellas y responder al medio ambiente. Las proteínas G interactúan con diferentes efectores por lo que es importante conocer sus propiedades bioquímicas.

PALABRAS CLAVE: Proteínas G, proteínas heterotriméricas, transducción de señales, mecanismos de regulación de señal, proteínas con afinidad por nucleótidos de guanina.

Introducción

Las proteínas G: son una familia de proteínas, que tienen especial afinidad por los nucleótidos de Guanina; desempeñan un papel muy importante en la transducción de señales de las células eucariotes. En 1971 se observó que el guanosintrifosfato era necesario para la activación de la adenilato ciclasa de los agonistas adrenérgicos ( y posteriormente en esa misma década se descubrió el motivo de esta necesidad: las proteínas de membrana que unen GTP interaccionan con los sistemas receptores que inhiben o activan la adenilato ciclasa. Estas proteínas acoplan a mas de 100 receptores distintos para diversas proteínas como la adenilato ciclasa, la guanilato ciclasa, y algunos tipos de canales iónicos; trataremos de describir sus funciones en relación con los receptores adrenérgicos Cuando un agonista se une a su receptor, este receptor adquiere una conformación que le permite interactuar con una determinada proteína G que se encuentra en estado inactivo y se produce un complejo transitorio. El acoplamiento del receptor activado con la región amino terminal de G( induce a su vez cambios conformacionales que conducen a la liberación de GDP. El GDP acoplado a la proteína G gana un grupo fosfato; el complejo GTP – ( ( ( resultante se disocia en GTP – ( ( (. La porción GTP – ( es el fragmento que participa en la activación o inhibición del efector molecular que puede ser la adenilciclasa, o bien, puede participar en forma directa en la apertura del canal iónico. Posteriormente la porción ( facilita que el GTP pierda un fosfato, lo cual resulta en la reasociación GDP– ( ( ( cerrándose así el ciclo. Se han identificado varios tipos de subunidades (: la (s estimula la adenilciclasa formándose un segundo mensajero ampc; la ( i, inhibe la adenilciclasa y la (o estimula la cascada del fosfoinositol, formándose segundos mensajeros, que son el diacilglicerol y el inositoltrifosfato.

Estructura de las proteínas G

Los estudios estructurales nos indican que las proteínas G tienen estructura de trímeros ( ( (, que pueden adoptar una conformación 'abierta' o 'cerrada'. Estas proteínas pueden ser consideradas como nanomáquinas moleculares. La proteína G heterotrimérica consta de una subunidad alfa de 45-47 kD, una subunidad beta de 35 kD y una subunidad gamma de 7-9 kD. Se han identificado también isoformas de cada una de las tres subunidades, lo cual permite que exista una amplia variedad de proteínas G diferentes.

En la mayoría de ellas la subunidad ( esta prenilada, es decir, contiene una porción isoprenoide C20 unida covalentemente a la cisteina C- terminal, que ayuda a anclar la proteína en la membrana y puede facilitar las interacciones proteína – proteína. La subunidad ( esta miristolada, puesto que contiene el grupo mirístico en un enlace amida con la glicina C-terminal. El lugar de unión de los nucleotidos de guanina y su actividad GTPasa asociada se encuentran en la subunidad (. Un estímulo hormonal induce el intercambio de GDP por GTP y a la disociación de la proteína G, con un desplazamiento del complejo (- GTP a lo largo de la membrana hasta que encuentra una molécula de adenilato ciclasa o de otra enzima diana.