Proteine de cuplaj și rolul lor în transducția semnalului biologic

Hormonii din clasa hormonilor hidrosolubili (peptidici, catecolamine) nu patrund in celule, ci interactioneaza cu receptori membranari. Fixarea hormonului pe receptor activeaza un sistem transductor care transforma semnalul extern (mesager prim) intr-unul intracelular (mesager secund). Mesagerul secund actioneaza in interiorul celulei initiind evenimente care duc la activarea sau inactivarea enzimelor, secretie, contractie, sinteza de noi proteine.

Numarul mesagerilor secunzi este mic: AMPc, GMPc, diacil glicerolul, inozitolul fosfati, calciucalmodulina. AMPc e mediator pentru substante paracrine (glucagon, catecolamine, parathormonul, TSH, gonadotropine, ACTH).

Actiuea hormonilor este mediata intern de sisteme transductoare ale mesajerol externe in mesaje intracelulare. Sistemele transductoare sunt receptori membranari citoplasmatici, nucleari. Sistemele transductoare sunt: receptorul membranar, sistemul de cuplare a complexului hormon-receptor cu sistemul efectro care genereaza mesagerul intracelular, functia de cuplare o detine o clasa de proteine denumite proteina G, sistem efector care genereaza AMPc. Adenilat ciclaza genereaza AMPc si fosfolipaza C ce da nastere la diacilglicerol si inozitol - fosfati. AMPc si diacilglicerolul actioneaza similar activand protein - kinaze, AMPc activeeaza protein-kinaza A, diacil glicerolul activeaza protein-kinaza C.

Receptorii cuplati cu proteina G (RCPG) constituie cea mai mare familie de receptori celulari de suprafata. RPCG sunt proteine intramembranare monomerice cu 7 domenii transmembranare avand fiecare o structura in ?-helix, fiind legate prin trei bucle externe si trei bucle interne. Putem clasifica RCPG in 3 grupe (I, II, III) deferenta dintre ele o constituie absenta analogiei secventelor lor primare de aminoacizi.

Prima grupa contine marea majoritate a RCPG. Ea se caracterizeaza prin prezenta unei secvente de tip DRY (aspartil - arginil - tirozil) la bucla I2. Aceasta grupa este subimpartita in 3 subgrupe Ia, Ib, Ic dupa localizarea posibila a situsului de legare a agonistilor: intre domeniile transmembranare pentru Ia, mai spre exterior si implicand domeniul N-terminal pentru Ib si la nivelul N-terminal pentru Ic. Receptorii grupei II se disting de grupa I prin absenta analogiei de secventa si prin faptul ca nu are localizat situsul de legatura al agonistilor. Grupa III are situsul de recunoastere a ligandului la nivelul domeniului N-terminal.

Proteinele G oligomerice

Celulele animale contin un numar de proteine G diferite (pro?teine ce leaga GTP). Fiecare tip de proteina G leaga un anumit tip de receptor cu un anumit efector enzimatic sau canal ionic. Proteinele G pot fi clasificate in mai multe grupe pe baza structurii si functiei aces?tora. Proteinele G sunt izolate sub forma de heterotrimeri, compusi din subunitatile ?, ? si ?. Subunitatea ? contine situsul de legare pentru GTP si de activitate catalitica responsabila de hidroliza acestei nucleotide. Aceasta subunitate contine de asemenea situsuri de interactiune cu complexul ??, cu receptorul si cu enzima efectoare sau canalul ionic.

O serie de experimente arata ca fiecare subunitate (?, ? sau ?) a proteinelor G este atasata la fata citoplasmatica a membranei plasmatice. Nici una dintre subunitati nu contine secvente transmembranare. Subunitatea ? este atasata la membrana printr-un rest de cisteina acilat, in apropierea capatului carboxi al lantului polipeptidic. Una dintre functiile subunitatilor ? si ?, care prezinta atat secvente hidrofile cat si hidrofobe, ar fi cea de ancorare subunitatii ? in membrana plasmatica.

Subunitatile ? ale diverselor proteine G au secvente si greutati moleculare putin diferite. Aceste mici diferente structurale ale subunitatilor ? par a fi in principal responsabile de proprietatile diferite ale proteinelor G oligomerice (tabelul nr.8). Exista totusi un inalt grad de omologie chiar intre subunitatile ? (? s, ? i ?j) si ras. Regiunea subuni?tatii ? care pare a interactiona cu lantul polipeptidic al receptorului este o regiune elicoidala de tip a amfipatica, localizata la nivelul capatului carboxi al subunitatii ?. Un situs probabil a interactiona cu complexul ?? este o secventa de aminoacizi de la capatul amino.

1. BENGA GH. - "Biologie celulara si moleculara", Cluj, Ed. Dacia, 1985;

2. CRUCE MIHAI - "Biologie moleculara a semnalizarii celulare", Craiova, Ed. Aius, 1998;

3. STROESCU VALENTIN - "Bazele farmacologice ale practicii medicale", Bucuresti, Ed. Medicala, 1998;

4. COSTULEANU MARCEL - "Comunicarea intracelulara. Fundamente fiziopatologice" Ed. Cantes, Iasi, 2002;

5. POPESCU AURORA, ELENA CRISTEA -POPA, DINU VEONICA, TRUTIA E. - "Tratat de biochimie medicala, vol I", Ed. Medicala, Bucuresti, 1991.