Proteine G

Le proteine G sono una famiglia di proteine che agiscono come interruttori molecolari all'interno delle cellule. Sono coinvolte nella trasmissione di segnali dall'esterno della cellula all'interno, attivando o inibendo diverse vie di segnalazione intracellulari.

Funzionamento Generale:

Le proteine G sono accoppiate a recettori accoppiati a proteine G (GPCR) situati sulla membrana cellulare. Quando un ligando (come un ormone, un neurotrasmettitore o un farmaco) si lega al GPCR, il recettore subisce una modificazione conformazionale che gli permette di interagire con la proteina G. Questa interazione attiva la proteina G, che a sua volta si dissocia dal recettore e interagisce con altre proteine effettrici all'interno della cellula, innescando una cascata di eventi che portano a una risposta cellulare specifica.

Struttura:

Le proteine G eterotrimeriche sono composte da tre subunità: α, β e γ.

• Subunità α: Questa subunità lega il nucleotide guanosinico (GTP o GDP). Quando la subunità α è legata a GDP, la proteina G è inattiva. Quando un GPCR attivato interagisce con la proteina G, la subunità α rilascia GDP e lega GTP, diventando attiva. La subunità α attivata si separa dalle subunità β e γ e interagisce con le proteine effettrici. La subunità α possiede anche attività GTPasica intrinseca, idrolizzando lentamente il GTP in GDP, disattivandosi e permettendo alla subunità α di riassociarsi al complesso βγ.
• Subunità β e γ: Queste due subunità rimangono strettamente associate a formare un complesso βγ. Anche il complesso βγ può interagire con le proteine effettrici e contribuire alla segnalazione cellulare.

Classificazione e Funzioni:

Esistono diverse classi di proteine G, classificate in base alla loro subunità α. Alcune delle principali classi e le loro funzioni includono:

• Gs: Stimola l'adenilato ciclasi, aumentando la produzione di cAMP (un secondo messaggero). Esempi di ligandi che attivano i GPCR accoppiati a Gs includono l'adrenalina e il glucagone. Il cAMP attiva a sua volta la proteina kinasi A (PKA).
• Gi: Inibisce l'adenilato ciclasi, diminuendo la produzione di cAMP. Esempio: recettori muscarinici M2.
• Gq: Attiva la fosfolipasi C (PLC), che idrolizza il fosfatidilinositolo bifosfato (PIP2) in diacilglicerolo (DAG) e inositolo trifosfato (IP3). IP3 induce il rilascio di calcio (Ca2+) dal reticolo endoplasmatico. Il DAG attiva la proteina kinasi C (PKC). Esempio: recettori muscarinici M1.
• G12/13: Attiva le RhoGEF (fattori di scambio della guanine nucleotide per Rho), che regolano il citoscheletro e la migrazione cellulare.

Importanza Fisiologica e Patologica:

Le proteine G sono coinvolte in un'ampia varietà di processi fisiologici, tra cui la trasmissione nervosa, la contrazione muscolare, la secrezione ormonale e la risposta immunitaria. Disfunzioni delle proteine G sono associate a diverse malattie, tra cui colera (causato da una tossina che inibisce l'attività GTPasica di Gs), pertosse (causata da una tossina che inibisce Gi) e alcune forme di cancro. Molti farmaci comuni agiscono modulando l'attività dei GPCR e delle proteine G. Pertanto, le proteine G rappresentano importanti bersagli terapeutici.

In sintesi:

Le proteine G sono componenti essenziali delle vie di segnalazione cellulare, regolando una vasta gamma di processi fisiologici. La loro corretta funzione è fondamentale per la salute umana, e la loro disfunzione può portare a diverse malattie. Comprendere il funzionamento delle proteine G è cruciale per lo sviluppo di nuove terapie farmacologiche.