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Le Proteine G
Le proteine G svolgono un ruolo chiave nel processo di trasduzione del segnale
transmembrana, in quanto prendono parte al processo di selezione di segnali in entrata e regolano la
sensibilità del sistema. Infatti, numerosi ormoni, neurotrasmettitori e stimoli sensoriali esercitano i
loro effetti biologici attraverso recettori di transmembrana, accoppiati a proteine G (GPCR). Le
proteine G, a loro volta, regolano l’attività di effettori come enzimi e canali ionici. Variazioni
nell’attività di questi effettori molecolari si traducono in risposte a breve termine, come il controllo
dei livelli di secrezione, del tono muscolare e dei processi metabolici, ed effetti a lungo termine
come la regolazione della proliferazione e differenziazione cellulari.
Le proteine G sono degli eterotrimeri, composti dalle subunità , e ; la denominazione G
deriva dal fatto che tali proteine legano i nucleotidi guanosinici, GDP o GTP, a livello della
subunità , mentre le subunità e sono così strettamente associate fra loro da poter essere
considerate come un’unica entità [42].
Quanto detto sopra mette in evidenza che le proteine G eterotrimeriche non sono semplici
trasduttori del segnale, ma rappresentano una parte centrale della sofisticata macchina molecolare
capace di ricevere ed elaborare le informazioni portate dai segnali extra-cellulari. Attualmente la
conoscenza riguardo a questo importante sistema di trasduzione è principalmente basata sullo studio
di strutture cellulari e sub-cellulari, anche se relativamente poco si sa circa il loro ruolo e la loro
funzione nello sviluppo dell’organismo. L’attivazione delle proteine G avviene in seguito al legame
tra agonista e recettore, che causa una modificazione del dominio intracellulare del recettore stesso,
esponendo il terzo loop al legame con una proteina G a livello della subunità α. Nella trasmissione
del segnale dal recettore all’effettore, la proteina G subisce un ciclo di attivazione-inattivazione, che
le conferisce la funzione di un interruttore molecolare regolabile. Nello stato basale, il complesso βγ
e il GDP sono associati alla subunità α. In questa forma la proteina G può intreragire con un
recettore ed essere attivata. L'interazione causa il distacco del GDP, che viene sostituito dal GTP, il
quale, a sua volta, induce una variazione conformazionale, che porta alla dissociazione tra la
subunità α ed il complesso βγ. La subunità α legata al GTP così come il complesso βγ sono ora
liberi d’interagire con proteine effettrici e regolarne la funzione. Successivamente, l’attività
GTPasica della subunità α idrolizza il GTP a GDP, mettendo fine allo stato d’attivazione della
proteina G. Il GDP rimane legato alla subunità α, la quale si riassocia al complesso βγ ritornando
nello stato di inattivazione (Fig.6).
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