Πώς λειτουργούν οι υποδοχείς συζευγμένοι με πρωτεΐνη G

Υποδοχείς συζευγμένους με πρωτεΐνη G (GPCR ) είναι η πιο ποικιλόμορφη ομάδα μεμβρανικών υποδοχέων στους ευκαρυώτες. Η κύρια λειτουργία των GPCR είναι να ανιχνεύουν την φωτεινή ενέργεια ή θρεπτικά συστατικά έξω από το κύτταρο και να ενεργοποιούν μονοπάτια μεταγωγής σήματος μέσα στο κύτταρο. Τελικά, οι GPCR πυροδοτούν κυτταρικές αποκρίσεις. Οι αγωνιστές (χημικές ουσίες που συνδέονται με έναν υποδοχέα για να παράγουν μια κυτταρική απόκριση ενεργοποιώντας τον υποδοχέα) που δεσμεύονται με το GPCR μπορεί να είναι μια ορμόνη, ένας νευροδιαβιβαστής ή ένα εξωτερικό ερέθισμα όπως μια οσμή ή μια φερομόνη. Με τη δέσμευση ενός αγωνιστή, το GPCR ενεργοποιεί τη σχετική πρωτεΐνη G για την έναρξη ενός συγκεκριμένου κυτταρικού μηχανισμού .

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι ο συζευγμένος υποδοχέας πρωτεΐνης G
     – Ορισμός, Δομή, Ρόλος
2. Πώς λειτουργούν οι υποδοχείς συζευγμένοι με πρωτεΐνη G
     – Μηχανισμός ενεργοποίησης πρωτεΐνης G

Βασικοί όροι:Ένζυμο τελεστή, πρωτεΐνη G, GDP (διφωσφορική γουανοσίνη), υποδοχείς συζευγμένοι με πρωτεΐνη G (GPCRs), GTP (τριφωσφορική γουανοσίνη), δεύτεροι αγγελιοφόροι

Τι είναι ένας συζευγμένος υποδοχέας πρωτεΐνης G

Οι υποδοχείς G-Protein-Coupled (GPCR) είναι η μεγαλύτερη κατηγορία μεμβρανικών πρωτεϊνών σε ευκαρυώτες, οι οποίες μεσολαβούν στις περισσότερες φυσιολογικές αποκρίσεις ορμονών, νευροδιαβιβαστών και περιβαλλοντικών διεγερτικών. Είναι επίσης υπεύθυνοι για την όραση, την όσφρηση και τη γεύση. Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά των GPCR είναι η παρουσία επτά α-έλικων που εκτείνονται σε μεμβράνη που διασυνδέονται με εναλλακτικές περιοχές ενδοκυτταρικού και εξωκυτταρικού βρόχου. Μια ανθρώπινη GPCR εμφανίζεται στην εικόνα 1 .

Εικόνα 1:GPCR

Ο κύριος ρόλος ενός GPCR είναι να ενεργοποιεί μια ετεροτριμερή G-πρωτεΐνες κατά τη δέσμευση ενός αγωνιστή στον υποδοχέα.

Πώς λειτουργούν οι συζευγμένοι υποδοχείς πρωτεΐνης G

Οι GPCR είναι ένας τύπος υποδοχέων που βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη. Όταν ο αγωνιστής δεσμεύεται στο GPCR, λαμβάνει χώρα μια σειρά αντιδράσεων για να πυροδοτήσει μια κυτταρική απόκριση. Τα βήματα που εμπλέκονται στην ενεργοποίηση μιας κυτταρικής απόκρισης με την ενεργοποίηση του GPCR περιγράφονται παρακάτω.

1. Όταν ο υποδοχέας G-Protein-Coupled δεν είναι συνδεδεμένος με έναν αγωνιστή, παραμένει ανενεργός. Η πρωτεΐνη G παραμένει επίσης ανενεργή στην κυτταρική μεμβράνη. Οι τρεις υπομονάδες της πρωτεΐνης G είναι οι Gsα, Gβ και Gγ. Η ανενεργή κατάσταση της πρωτεΐνης G περιέχει ένα δεσμευμένο GDP στον τομέα Gsα.
2. Με τη δέσμευση ενός συνδέτη/αγωνιστή όπως ορμόνες ή νευροδιαβιβαστές, το GPCR υφίσταται μια διαμορφωτική αλλαγή, ενεργοποιώντας τον τομέα GEF του. Η αλλαγή στη διαμόρφωση στο GPCR επιτρέπει τη σύνδεση της πρωτεΐνης G στον τομέα GEF. Το GDP της πρωτεΐνης G αντικαθίσταται από ένα GTP με τη δράση της περιοχής GEF, ενεργοποιώντας την πρωτεΐνη G. Ο τομέας GEF ενεργοποιεί τη μονομερή GTPase για να αντικαταστήσει το GDP από ένα GTP.
3. Με την ενεργοποίηση, η περιοχή Gsα διαχωρίζεται από το σύμπλεγμα πρωτεΐνης GPCR-G και συνδέεται με το τελεστικό ένζυμο στην κυτταρική μεμβράνη για να το ενεργοποιήσει. Το ενεργοποιημένο ενεργό ένζυμο μπορεί να είναι η αδενυλυλοκυκλάση, η φωσφολιπάση C, κ.λπ. Παράγει δεύτερους αγγελιοφόρους όπως cAMP, 1,4,5-τριφωσφορική ινοσιτόλη, 1,2-διακυλογλυκερόλη κ.λπ. Αυτοί οι δεύτεροι αγγελιοφόροι ενεργοποιούν διάφορους τύπους πρωτεϊνών στο κυτταρόπλασμα να δημιουργήσει μια συγκεκριμένη κυτταρική απόκριση. Οι δεύτεροι αγγελιοφόροι είναι τα συστατικά εκκίνησης των καταρρακτών ενδοκυτταρικής μεταγωγής σήματος, που ενεργοποιεί έναν συγκεκριμένο κυτταρικό μηχανισμό.
4. Η υδρόλυση του GTP σε GDP στον τομέα Gsα διαχωρίζεται από το ένζυμο τελεστή, απενεργοποιώντας το ένζυμο.

Ο μηχανισμός δράσης του GPCR φαίνεται στην εικόνα 2 .

Εικόνα 2:Μηχανισμός δράσης GPCR

Συμπέρασμα

Ο υποδοχέας συζευγμένος με πρωτεΐνη G είναι ο πιο άφθονος τύπος υποδοχέων στην κυτταρική μεμβράνη των ευκαρυωτών. Μεσολαβεί στις κυτταρικές λειτουργίες κατά την ενεργοποίηση μέσω της δέσμευσης αγωνιστών όπως ορμονών, νευροδιαβιβαστών ή εξωτερικών ερεθισμάτων. Η ενεργοποίηση του GPCR οδηγεί στην ενεργοποίηση της πρωτεΐνης G στην κυτταρική μεμβράνη. Η ενεργοποιημένη πρωτεΐνη G συνδέεται με ένα τελεστικό ένζυμο στην κυτταρική μεμβράνη για να δημιουργήσει δεύτερους αγγελιοφόρους που πυροδοτούν κυτταρικές αποκρίσεις στο κυτταρόπλασμα.

Αναφορά:

1. "GPCR." Ειδήσεις για τη φύση , Nature Publishing Group, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. «Βήτα-2-αδρενεργικός-υποδοχέας» Από Opabinia regalis – Δική δουλειά (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
2. «G protein» Από Tpirojsi – Ίδια εργασία (Δημόσιος Τομέας) μέσω Commons Wikimedia