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Copyright © 2013 by W. H. Freeman and Company
Molecular Cell Biology,
7
th
Edition
Lodish et al.
Vías de señalización mediadas por R fuertemente conservadas
Unión L-R activa un Rasociado a una K (parte delR o asociada a él)
R activan proteínas G(triméricas o monoméricas)que activan K que fosforilantargets
Unión L-R desencadenadesensamblaje de complejosmultiprotéicos que incluyenTF que migran al N yactivan genes targets
El corte proteolítico de uninhibidor o del propioR libera un TFactivo que viaja al N
Transmisión de señales por R acoplados a proteínas G (GPCRs)
Mayor familia de R superficiales en todas células eucariotas
Ligandos de muy distinta naturaleza (hormonas, neurotransmisores, aa, ácidos grasos, fotones, mols gusto, tacto) -
La misma mol puede activar distintos R de esta familia (Adrenalina 9; Acetilcolina 5; Serotonina, al menos, 14). Además, para la misma mol distintos R expresados en célsdistintas generan respuestas distintas -Todos R igual estructura:una sola cadena polipeptídica α
TM (7 spans) que utiliza
proteínas G triméricas paraenviar la señal. Una proteínaefectora unida a la MP;proteínas que participan enregulación feedback ydesensibilización-Podrían haber evolucionadodesde R sensoriales deeucariotas unicelulares: Rpara mating factors enlevadura; Rodopsina retina;R olfativos
7 dom TM
α
(H1-H7); 4 segm
E y 4 COO- (C4) + lazo C3 y, aveces, C2 unión a proteína GCad laterales 15 aa en las hélices
α
TM y E2 unen no covalente-
mente al L
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Figure 16.
Activation of Ras following ligand binding to receptor tyrosine kinases (RTKs) or
cytokine receptors.
inactivada une GDP, cuando se activa
GPCR actúa como un GEF (guaninenucleotide exchange factor) haciendo que α
libere el GDP y una GTP
La proteína G se activa al sufrir un gran
cambio conformacional: sus subunidades,sin disociarse, exponen nuevos motivoscon los que interaccionan con sus targets -
, que es una GTPasa puede hidrolizar
el GTP unido y volver a inactivarse; a ellocontribuye su interacción con el propiotarget o con una RGS (Regulator of Gprotein signaling) -
Hay 25 genes GRS en el genoma humano
interaccionando cada una con un setconcreto de proteínas G
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Estructura de un GPCR, el
-adrenérgico activo e inactivo:
Interacción con proteínas G monoméricas
Hélices
embebidas en MP rodean completa-
mente un segmento central al que se une L nocovalentementeLa unión provoca movimiento hélices 5 y 6 ycambia el lazo C3 creando una superficie quepuede unir la subunidad G Una gran superficie G
-GDP, que incluye el –
NH
3
N) interacciona con G
(no con G
Unión
N de G
a hélices 5 y 6 en R activados
induce apertura de G
, salida de GDP, sustitución
por GTP y cambio conformacional en SwI y SwIIque rompen las interacciones G
/G
y disocia
la subunidad
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Proteínas G con distintas funciones y moléculas efectoras
Al menos 21 h G
codificadas por 16 genes; 6 G
y 12 G
. Las distintas G
son
intercambiables funcionalmente, pero..G
es específica:
R adrenérgicos
1 y
2 se acoplan a G
s y activan Ad ciclasa (AMPc)
R adrenérgicos
2 se acoplan a G
i e inhiben Ad ciclasa
R adrenérgicos
1 se acoplan a G
q y activan PLC (DAG, IP
3
-Distintos tipos celulares responde de forma distinta a un aumento de la [AMPc]-Un tipo celular responde de igual forma independientemente del estimulo que lo genera: 4hormonas distintas generan un aumento de [AMPc] en adipocitos y todas inducen latransformación de triglicéridos en acs. grasos-Deficiencias en G
α
generan una menor respuesta a estas hormonas que cursa con
alteraciones metabólicas, desarrollo anormal del hueso y retraso mental
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En mucho tipos celulares G activa y/o inhibe la Adenilato ciclasa
En adipocitos 3 R (Glucagón, Adrenalina, ACTH) activan AdCl vía Gs paradegradar triglicéridos a ac.grasos y glicerol, mientras dos (PGE1 , Adenosina)inhiben el procesoCuando el complejo G
s-GTP se disocia de G
éste se une a G
i y los niveles
de AdCl caen
La kinasa dependiente de AMPc (PKA) media la mayoría de los
efectos del AMPc fosforilando en Ser/Thr sustratos especificos
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AMPc activa PKA liberando subunidades inhibitorias de la Kinasa
PKA inactiva es un tetrámero (2R + 2Cat)Cada R se une al sitio activo de una Catinhibiendo su actividad y tiene dos puntos deunión a AMPc, CNB-A y CNB-BBinding AMPc a estos dos sitios produce c.conformacional la subunidad R suelta la Cat“destapando” su punto catalítico y la K seactivaLa unión de AMPc es secuencial: el primerAMPc se une a CNB-B fácil la unión de un2nd AMPc a CNB-A
Efectos mediados por AMPc-PKA. Regulación metabolismo del
Glucógeno en hepatocitos y músculo esquelético
En presencia de Adrenalina se genera AdCl-AMPc-PKA, cuya función es inhibir la síntesis de glucógeno y estimular su degradación a G-1-P y G-6-P – que generará ATP en la vía dela glucolisis o se de-fosforilará a G se trasporta a través de Glut 2 -
PKA inhibe síntesis de glucógeno fosforilando e inhibiendo la gluógeno sintetasa y activando la síntesis de G-1-P vía fosforilación y activación de la glucógeno fosforilasa -
En ausencia de Adrenalina, cae AMPc, se inactiva PKA y se activa la Pasa que elimina P añadido por PKA a glucógeno sintetasa, glucógeno fosforilasa y gluocógeno fosforilasakinasa, aumentando los depósitos de glucógeno
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Una familia proteínas AKAPs (A kinase associated proteins)
restringe isoformas PKA a zonas concretas celulares (sin activar
toda la célula)
AKAP 15 co-localiza PKA en cara citosólica MP junto a canal Ca++; en presencia
Adrenalina PKA fosforila el canal, entra Ca y el cardiomiocito (CM) se contrate -
Otra AKAP en CM ancla PKA y PDE (cAMP fosfodiesterasa que hidroliza AMPc
a AMP y actúa como regulador negativo de PKA) a la EN externa; el aumento deAMPc activa PKA que fosforila PDE activándola, se hidroliza el AMPc y seinactiva finalmente PKA
La desaparición del L down-regula la vía
GPCR/AMPc/PKA
La afinidad L-R cae cuando GDP es sustituidapor GTP-G
s (aumenta posibilidades de
disociación de L y limita número de G
s
estimuladas)
Activación GTPasa de G
s convierte GTP en
GDP, inactiva G
s y disminuye activación Ad
ciclasa
De hecho Ad Cl (y cualquier target de G
s)
aumenta la hidrólisis de GTP cuando se une aG
s, actuando como GAP
AMPc fosfodiesterasa hidroliza AMPc a 5’-AMPy la respuesta celular finaliza
