Proteína G

Sob o nome Proteínas G é um grupo não homogêneo de proteínas que podem ligar os nucleotídeos difosfato de guanosina (GDP) e trifosfato de guanosina (GTP).

Eles desempenham um papel crucial na transmissão e “tradução” de sinais extracelulares para dentro e para dentro da célula. As proteínas G heterotriméricas ligadas à membrana são o mediador entre o espaço extracelular e intracelular e as chamadas proteínas G pequenas, que estão localizadas no citosol das células, garantem a transmissão dos sinais dentro da célula.

O que é uma proteína G?

As proteínas G, também conhecidas como GTPases, representam um grupo não homogêneo de proteínas que desempenham um papel crucial na transmissão de sinais extracelulares para dentro e para dentro da célula. Todas as proteínas G são caracterizadas pelo fato de poderem se ligar aos nucleotídeos GTP e GDP.

Eles podem ser divididos em dois grandes grupos de proteínas G heterotriméricas ligadas à membrana e as chamadas proteínas G monoméricas pequenas. As proteínas G monoméricas estão localizadas no citosol das células e atuam como segundos mensageiros para a transdução de sinal dentro da célula. As proteínas G ligadas à membrana são compostas pelas subunidades Alfa, Beta e Gama. No estado inativo, o PIB está vinculado à subunidade alfa.

Um estímulo (sinal) extracelular desencadeia um processo no qual o PIB é substituído por GTP e, ao mesmo tempo, ocorre uma dissociação entre a subunidade alfa e a subunidade beta-gama. As duas subunidades beta e gama permanecem juntas como uma unidade funcional ativa mesmo nos processos subsequentes como uma subunidade beta-gama. A troca de GDP por GTP corresponde, portanto, à mudança da “posição OFF” inativa para a “posição ON” ativada.

Função, efeito e tarefas

Como as células animais, as células humanas são protegidas por uma membrana celular que não é facilmente permeável a grandes moléculas ou germes patogênicos. Por um lado, a membrana celular protege o citosol interno e o núcleo celular; por outro lado, isso pode ser um problema para a necessária comunicação e troca de informações entre as células, dentro de uma célula e entre o espaço extracelular e intracelular.

A principal função das proteínas G heterotriméricas ligadas à membrana, das quais são conhecidas cerca de 21 subunidades alfa diferentes, consiste na transdução de sinal do espaço extracelular para o interior da célula. As transduções de sinais são essenciais para a transmissão de sinais e a tradução de certas “instruções” em processos metabólicos celulares. O objetivo é receber mensagens importantes que são trazidas de fora para a célula por meio de substâncias mensageiras, hormônios ou neurotransmissores e traduzi-las como "instruções de trabalho" para a célula e passá-las para segundos mensageiros dentro da célula, que garantem transporte posterior dentro do citosol .

O processo de transdução também desempenha um papel importante na transmissão de certos estímulos sensíveis, como visão, audição, paladar e olfato. A transdução de sinal é igualmente importante para o funcionamento de certos circuitos de controle que controlam a temperatura corporal, pressão sanguínea, função cardíaca e muitos outros parâmetros inconscientes. Em termos simples, as proteínas G heterotriméricas ancoradas na membrana celular incorporam o ponto de eliminação ativo para substâncias de sinal, que são transferidas em uma forma transformada para as pequenas proteínas G no interior da célula, que atuam como segundos mensageiros.

As pequenas proteínas G, das quais mais de 100 formas diferentes são conhecidas, realizam uma ampla gama de tarefas dentro da célula.Por exemplo, estão envolvidos na regulação da expressão gênica, na organização do citoesqueleto, no transporte de substâncias entre o núcleo e o citoplasma, bem como na troca de substâncias com os lisossomos e na proliferação celular.

Educação, ocorrência, propriedades e valores ideais

Como acontece com todas as outras proteínas, os blocos de construção básicos das proteínas G são os chamados aminoácidos proteinogênicos, 23 dos quais são conhecidos até agora. Embora o metabolismo celular seja capaz de sintetizar a maior parte dos aminoácidos, os poucos aminoácidos descritos como essenciais devem ser ingeridos com os alimentos.

A montagem das proteínas ocorre do zero, juntando aminoácidos na sequência geneticamente especificada ou montando fragmentos existentes de proteínas de cadeia longa parcialmente desmontadas. Os fragmentos também podem consistir em péptidos ou polipéptidos que, de acordo com a definição, são compostos por menos de 100 aminoácidos. A síntese das proteínas G ocorre em cada célula individual em processos complexos baseados nos segmentos gênicos previamente copiados no mRNA, que determinam a sequência de aminoácidos de cada proteína individual.

Como as proteínas G em sua diversidade estão envolvidas em praticamente todos os processos de controle e regulação de cada célula e a relação entre os estados ativado e inativado é muito dinâmica, um instantâneo de sua concentração ou atividade nas células não é possível e não seria significativo. Se todas as proteínas G na rede realizam um trabalho “normal”, só pode ser avaliado indiretamente por meio do estado de saúde.

Doenças e distúrbios

No caso de proteínas que são parte funcional ou ativadora de uma enzima, hormônio ou outra unidade funcional, existe o risco de que um erro em sua sequência de aminoácidos faça com que percam sua função e que a enzima ou hormônio perca parte de sua eficácia. Na maioria dos casos de “defeito de proteína”, há um defeito genético correspondente.

A mutação de um segmento gênico leva a uma especificação incorreta da sequência de aminoácidos e, portanto, a uma construção incorreta da proteína correspondente. As proteínas G não são poupadas de tais erros geneticamente determinados no projeto. No entanto, as proteínas G também perdem sua função se a falha estiver nos receptores acoplados à proteína G.

Em ambos os casos, a capacidade reduzida de transdução de sinais desencadeia uma determinada doença ou contribui para o seu desenvolvimento. As doenças que estão associadas ao comprometimento da função das proteínas G são, por exemplo, pseudo-hipoparatireoidismo, acromegalia, adenoma tireoidiano hiperfuncional, tumores de ovário e alguns outros.