Proteina G.

Sotto il nome Proteine ​​G. è un gruppo disomogeneo di proteine ​​che possono legare i nucleotidi guanosina difosfato (GDP) e guanosina trifosfato (GTP).

Svolgono un ruolo cruciale nella trasmissione e "traduzione" dei segnali extracellulari all'interno e all'interno della cellula. Le proteine ​​G eterotrimeriche a base di membrana sono il mediatore tra lo spazio extracellulare e intracellulare e le cosiddette proteine ​​G piccole, che si trovano nel citosol delle cellule, assicurano la trasmissione dei segnali all'interno della cellula.

Cos'è una proteina G?

Le proteine ​​G, note anche come GTPasi, rappresentano un gruppo disomogeneo di proteine ​​che svolgono un ruolo cruciale nella trasmissione di segnali extracellulari all'interno e all'interno della cellula. Tutte le proteine ​​G sono caratterizzate dal fatto di poter legare i nucleotidi GTP e GDP.

Possono essere suddivisi in due grandi gruppi di proteine ​​G eterotrimeriche legate alla membrana e le cosiddette piccole proteine ​​G monomeriche. Le proteine ​​G monomeriche si trovano nel citosol delle cellule e agiscono come secondi messaggeri per la trasduzione del segnale all'interno della cellula. Le proteine ​​G legate alla membrana sono composte dalle subunità Alfa, Beta e Gamma. Nello stato inattivo, il PIL è legato alla subunità alfa.

Uno stimolo extracellulare (segnale) mette in moto un processo in cui il PIL viene sostituito da GTP e contemporaneamente avviene una dissociazione tra la subunità alfa e la subunità beta-gamma. Le due subunità beta e gamma rimangono insieme come unità funzionale attiva anche nei processi successivi come subunità beta-gamma. Lo scambio del PIL da parte di GTP corrisponde quindi al passaggio dalla “posizione OFF” inattiva alla “posizione ON” attivata.

Funzione, effetto e compiti

Come le cellule animali, le cellule umane sono protette da una membrana cellulare che non è facilmente permeabile a grandi molecole o germi patogeni. Da un lato, la membrana cellulare fornisce protezione al citosol interno e al nucleo cellulare; dall'altro, questo può essere un problema per la necessaria comunicazione e scambio di informazioni tra le cellule, all'interno di una cellula e tra lo spazio extracellulare e intracellulare.

La funzione principale delle proteine ​​G eterotrimeriche legate alla membrana, di cui si conoscono circa 21 differenti subunità alfa, consiste nella trasduzione del segnale dallo spazio extracellulare verso l'interno della cellula. Le trasduzioni del segnale sono essenziali per la trasmissione dei segnali e la traduzione di alcune “istruzioni” nei processi metabolici cellulari. Il punto è ricevere messaggi importanti che vengono portati alla cellula dall'esterno tramite sostanze messaggere, ormoni o neurotrasmettitori e tradurli come "istruzioni di lavoro" per la cellula e trasmetterli a secondi messaggeri all'interno della cellula, che assicurano un ulteriore trasporto all'interno del citosol .

Il processo di trasduzione svolge anche un ruolo importante nella trasmissione di alcuni stimoli sensibili come la vista, l'udito, il gusto e l'olfatto. La trasduzione del segnale è altrettanto importante per il funzionamento di alcuni circuiti di controllo che controllano la temperatura corporea, la pressione sanguigna, la funzione cardiaca e molti altri parametri inconsci. In parole povere, le proteine ​​G eterotrimeriche ancorate nella membrana cellulare rappresentano il punto di schiarimento attivo per le sostanze segnale, che vengono trasferite in forma trasformata alle piccole proteine ​​G all'interno della cellula, che agiscono come secondi messaggeri.

Le piccole proteine ​​G, di cui sono note più di 100 forme diverse, svolgono un'ampia gamma di compiti all'interno della cellula.Ad esempio, sono coinvolti nella regolazione dell'espressione genica, nell'organizzazione del citoscheletro, nel trasporto di sostanze tra nucleo e citoplasma, nonché nello scambio di sostanze con i lisosomi e nella proliferazione cellulare.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

Come con tutte le altre proteine, gli elementi costitutivi di base delle proteine ​​G sono i cosiddetti amminoacidi proteinogenici, 23 dei quali sono noti fino ad oggi. Mentre il metabolismo cellulare è in grado di sintetizzare la maggior parte degli amminoacidi, i pochi amminoacidi descritti come essenziali devono essere assunti con il cibo.

L'assemblaggio delle proteine ​​avviene da zero mettendo insieme gli amminoacidi nella sequenza geneticamente predeterminata o assemblando frammenti esistenti di proteine ​​a catena lunga parzialmente smantellate. I frammenti possono essere costituiti anche da peptidi o polipeptidi che, secondo la definizione, sono composti da meno di 100 amminoacidi. La sintesi delle proteine ​​G avviene in ogni singola cellula in processi complessi basati sui segmenti genici precedentemente copiati nell'mRNA, che determinano la sequenza amminoacidica di ogni singola proteina.

Poiché le proteine ​​G nella loro diversità sono coinvolte praticamente in tutti i processi di controllo e regolazione di ogni singola cellula e la relazione tra stato attivato e inattivato è molto dinamica, un'istantanea della loro concentrazione o attività nelle cellule non è possibile e non sarebbe significativa. Se tutte le proteine ​​G nella rete svolgono un lavoro "normale" può essere valutato solo indirettamente tramite lo stato di salute.

Malattie e disturbi

Nel caso di proteine ​​che sono la parte funzionale o attivante di un enzima, ormone o altre unità funzionali, c'è il rischio che un errore nella loro sequenza amminoacidica faccia perdere la loro funzione e l'enzima o l'ormone perda parte della sua efficacia. Nella maggior parte dei casi di un "difetto proteico" esiste un difetto genetico corrispondente.

La mutazione di un segmento genico porta ad una errata specificazione della sequenza amminoacidica e quindi ad una errata costruzione della corrispondente proteina. Le proteine ​​G non sono risparmiate da tali errori geneticamente determinati nel progetto. Tuttavia, anche le proteine ​​G perdono la loro funzione se il difetto è nei recettori accoppiati alle proteine ​​G.

In entrambi i casi, la ridotta capacità di trasdurre i segnali innesca una certa malattia o contribuisce al suo sviluppo. Le malattie associate a una funzione ridotta delle proteine ​​G sono, ad esempio, pseudoipoparatiroidismo, acromegalia, adenoma tiroideo iperfunzionale, tumori delle ovaie e pochi altri.