Proteína G

Bajo el nombre Proteínas G es un grupo no homogéneo de proteínas que pueden unirse a los nucleótidos difosfato de guanosina (GDP) y trifosfato de guanosina (GTP).

Desempeñan un papel crucial en la transmisión y "traducción" de señales extracelulares dentro y dentro de la célula. Las proteínas G heterotriméricas unidas a membrana son el mediador entre el espacio extracelular e intracelular y las denominadas proteínas G pequeñas, que se encuentran en el citosol de las células, aseguran la transmisión de las señales dentro de la célula.

¿Qué es una proteína G?

Las proteínas G, también conocidas como GTPasas, representan un grupo no homogéneo de proteínas que desempeñan un papel crucial en la transmisión de señales extracelulares hacia y dentro de la célula. Todas las proteínas G se caracterizan por el hecho de que pueden unirse a los nucleótidos GTP y GDP.

Se pueden dividir en dos grandes grupos de proteínas G heterotriméricas unidas a la membrana y las denominadas proteínas G monoméricas pequeñas. Las proteínas G monoméricas se encuentran en el citosol de las células y actúan como segundos mensajeros para la transducción de señales dentro de la célula. Las proteínas G unidas a la membrana están compuestas por las subunidades Alfa, Beta y Gamma. En el estado inactivo, el PIB está vinculado a la subunidad alfa.

Un estímulo extracelular (señal) pone en marcha un proceso en el que el GDP es reemplazado por GTP y al mismo tiempo se produce una disociación entre la subunidad alfa y la subunidad beta-gamma. Las dos subunidades beta y gamma permanecen juntas como una unidad funcional activa incluso en los procesos posteriores como una subunidad beta-gamma. El intercambio de GDP por GTP corresponde por tanto al cambio de la "posición OFF" inactiva a la "posición ON" activada.

Función, efecto y tareas

Al igual que las células animales, las células humanas están protegidas por una membrana celular que no es fácilmente permeable a moléculas grandes o gérmenes patógenos. Por un lado, la membrana celular proporciona protección para el citosol interno y el núcleo celular; por otro lado, esto puede ser un problema para la necesaria comunicación e intercambio de información entre células, dentro de una célula y entre el espacio extracelular e intracelular.

La función principal de las proteínas G heterotriméricas unidas a la membrana, de las cuales se conocen alrededor de 21 subunidades alfa diferentes, consiste en la transducción de señales desde el espacio extracelular al interior de la célula. Las transducciones de señales son esenciales para la transmisión de señales y la traducción de ciertas "instrucciones" en procesos metabólicos celulares. El objetivo es recibir mensajes importantes que llegan a la célula desde el exterior a través de sustancias mensajeras, hormonas o neurotransmisores y traducirlos como "instrucciones de trabajo" para la célula y transmitirlos a los segundos mensajeros dentro de la célula, que garantizan un mayor transporte dentro del citosol. .

El proceso de transducción también juega un papel importante en la transmisión de ciertos estímulos sensibles como la vista, el oído, el gusto y el olfato. La transducción de señales es igualmente importante para el funcionamiento de ciertos circuitos de control que controlan la temperatura corporal, la presión arterial, la función cardíaca y muchos otros parámetros inconscientes. En términos simples, las proteínas G heterotriméricas ancladas en la membrana celular encarnan el punto de aclaramiento activo para las sustancias señal, que se transfieren en forma transformada a las proteínas G pequeñas dentro de la célula, que actúan como segundos mensajeros.

Las pequeñas proteínas G, de las que se conocen más de 100 formas diferentes, realizan una amplia gama de tareas dentro de la célula.Por ejemplo, intervienen en la regulación de la expresión génica, la organización del citoesqueleto, el transporte de sustancias entre el núcleo y el citoplasma, así como el intercambio de sustancias con los lisosomas y la proliferación celular.

Educación, ocurrencia, propiedades y valores óptimos

Como ocurre con todas las demás proteínas, los componentes básicos de las proteínas G son los denominados aminoácidos proteinogénicos, 23 de los cuales se conocen hasta la fecha. Si bien el metabolismo celular es capaz de sintetizar la mayoría de los aminoácidos por sí mismo, los pocos aminoácidos descritos como esenciales deben ingerirse con los alimentos.

El ensamblaje de las proteínas se lleva a cabo ya sea desde cero, encadenando aminoácidos en la secuencia genéticamente especificada o ensamblando fragmentos existentes de proteínas de cadena larga parcialmente desmanteladas. Los fragmentos también pueden consistir en péptidos o polipéptidos que, según la definición, están compuestos por menos de 100 aminoácidos. La síntesis de las proteínas G tiene lugar en cada célula individual en procesos complejos basados ​​en los segmentos de genes previamente copiados en el ARNm, que determinan la secuencia de aminoácidos de cada proteína individual.

Debido a que las proteínas G en su diversidad están involucradas en prácticamente todos los procesos de control y regulación de cada célula y la relación entre el estado activado e inactivado es muy dinámica, una instantánea de su concentración o actividad en las células no es posible y no sería significativa. Si todas las proteínas G de la red realizan un trabajo "normal" solo se puede estimar indirectamente a través del estado de salud.

Enfermedades y trastornos

En el caso de proteínas que son parte funcional o activadora de una enzima, hormona u otras unidades funcionales, existe el riesgo de que un error en su secuencia de aminoácidos haga que pierdan su función y la enzima u hormona pierda parte de su eficacia. En la mayoría de los casos de un "defecto proteico" existe un defecto genético correspondiente.

La mutación de un segmento génico conduce a una especificación incorrecta de la secuencia de aminoácidos y, por tanto, a una construcción incorrecta de la proteína correspondiente. Las proteínas G no se libran de tales errores determinados genéticamente en el plano. Sin embargo, las proteínas G también pierden su función si la falla radica en los receptores acoplados a proteínas G.

En ambos casos, la capacidad reducida para transducir señales desencadena una determinada enfermedad o contribuye a su desarrollo. Las enfermedades que están asociadas con la función alterada de las proteínas G son, por ejemplo, pseudohipoparatiroidismo, acromegalia, adenoma tiroideo hiperfuncional, tumores de los ovarios y algunas otras.