Molecola del Mese di David S. Goodsell Trad. di Mauro Tonellato

Proteine G

Indice 2004

Proteine G
Le cellule comunicano scambiandosi una con l'altra piccoli messaggi già pronti. Alcuni di questi messaggi vengono trasportati dal flusso sanguigno e possono raggiungere le zone più distanti del corpo, altri semplicemente diffondono verso le cellule vicine. Queste raccolgono il messaggio e lo leggono. Migliaia di questi messaggi vengono trasmessi nel corpo umano. Gli esempi più noti includono l'adrenalina che controlla il livello di eccitamento, il glucagone che trasmette informazioni sui livelli di zucchero nel sangue, l'istamina che segnala i danni ai tessuti e la dopamina che trasmette i segnali nervosi.

Leggere la Posta
In molti casi, questi messaggeri molecolari non entrano nelle cellule. Il messaggero si lega ad un recettore sulla superficie cellulare ed il segnale viene tramesso all'interno attraverso una catena di molecole di segnalazione. Le proteine G, come quella mostrata qui dall'archivio PDB 1gg2, sono l'anello centrale in questa catena di comunicazione. Il sistema delle proteine G è il metodo più comune di segnalazione nelle nostre cellule. Sono stati trovati migliaia di recettori accoppiati a proteine G, ognuno in attesa del suo particolare messaggero. Alcuni riconoscono gli ormoni e regolano il livello del metabolismo. Altri sono usati nel sistema nervoso per trasmettere il segnale nervoso da un neurone al successivo. Il nostro senso della vista utilizza un sistema di proteine G che è sensibile alla luce e il nostro senso dell'odorato utilizza migliaia di forme diverse di recettori, ognuna in grado di riconoscere l'odore di una diversa molecola. Ogni recettore che riceve un segnale è accoppiato ad una particolare proteina G che lo trasmette all'interno della cellula.

La "G" delle Proteine G
Le proteine G sono interruttori molecolari che usano GDP (guanosina-di-fosfato, colorato qui di magenta, a sinistra nella figura) per controllare il loro ciclo di segnalazione. Quando GDP è legato, come nella figura qui a lato, la proteina G è inattiva. Per attivare la proteina, il GDP viene sostituito con GTP (guanosina-tri-fosfato), così la proteina G potrà portare il suo segnale, come mostrato nella prossima pagina. Le proteine G possono avere forma e dimensioni molto diverse. La maggior parte di loro svolge un ruolo di segnalazione nella cellula, ma alcune hanno compiti diversi, come per esempio promuovere la sintesi di proteine. Quelle descritte qui sono chiamate proteine G trimere perché sono composte di tre catene diverse, chiamate alfa (marrone chiaro), beta (blu), e gamma (verde). La piccola porzione rossa è un tratto di catena sulla superficie della subunità alfa che è importante per trasmettere il segnale.

Legarsi alla Membrana
Queste proteine G si legano alla superficie interna della membrana cellulare, e quindi sono vicine ai loro recettori. Molti piccoli lipidi sono legati alle tre catene della proteina G (come si può vedere nella figura in alto a destra), questi si inseriscono nella membrana e così vi fanno aderire la proteina. Comunque, non cercate di trovare questi piccoli lipidi nella struttura cristallina del file pdb 1gg2, perché sono stati rimossi per permettere la cristallizzazione della proteina.

Proteine G Sotto Attacco
Il sistema delle proteine G ha un ruolo centrale in molti processi di segnalazione, e questo le rende un facile bersaglio per farmaci e tossine. Molte delle medicine che sono attualmente sul mercato, come Claritin e Prozac e anche molte droghe come eroina, cocaina e marijuana agiscono sui recettori accoppiati alle proteine G in queste catene di segnalazione. I batteri del colera producono una tossina (Molecola del Mese del settembre 2005) che attacca direttamente le proteine G, legando un nucleoside (ADP) in un punto strategico. Questa modifica rende le proteine G costantemente attive. Fra le altre cose, saltano i normali controlli sul bilancio dei liquidi nelle cellule intestinali, e la persona infettata si disidratata rapidamente perdendo acqua e sali minerali.

Per ulteriori informazioni sulle proteine G dal punto di vista genomico, consultate la Proteina del Mese all'Istituto Europeo di Bioinformatica.

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