Las proteínas G , también conocidas como proteínas de unión a nucleótidos de guanina , son una familia de proteínas que actúan como interruptores moleculares dentro de las células y están involucradas en la transmisión de señales desde una variedad de estímulos fuera de una célula hacia su interior. Su actividad está regulada por factores que controlan su capacidad para unirse e hidrolizar el trifosfato de guanosina (GTP) en difosfato de guanosina (GDP). Cuando están vinculados a GTP, están "activados" y, cuando están vinculados al PIB, están "desactivados". Las proteínas G pertenecen al grupo más grande de enzimas llamadas GTPasas .
Hay dos clases de proteínas G. Las primeras funcionan como pequeñas GTPasas monoméricas (pequeñas proteínas G), mientras que las segundas funcionan como complejos de proteínas G heterotriméricas . La última clase de complejos se compone de alfa (α), beta (β) y gamma (gamma) subunidades . [1] Además, las subunidades beta y gamma pueden formar un complejo dimérico estable denominado complejo beta-gamma . [2]
Las proteínas G heterotriméricas ubicadas dentro de la célula son activadas por receptores acoplados a proteínas G (GPCR) que atraviesan la membrana celular. [3] Las moléculas de señalización se unen a un dominio de GPCR ubicado fuera de la célula, y un dominio de GPCR intracelular activa a su vez una proteína G particular. También se ha demostrado que algunos GPCR en estado activo están "acoplados previamente" con proteínas G. [4] La proteína G activa una cascada de eventos de señalización adicionales que finalmente resultan en un cambio en la función celular. El receptor acoplado a proteína G y las proteínas G que trabajan juntas transmiten señales de muchas hormonas , neurotransmisores y otros factores de señalización. [5] Las proteínas G regulan las enzimas metabólicas., canales iónicos , proteínas transportadoras y otras partes de la maquinaria celular, controlando la transcripción , motilidad , contractilidad y secreción , que a su vez regulan diversas funciones sistémicas como el desarrollo embrionario , el aprendizaje y la memoria, y la homeostasis . [6]
Las proteínas G se descubrieron cuando Alfred G. Gilman y Martin Rodbell investigaron la estimulación de las células por la adrenalina . Descubrieron que cuando la adrenalina se une a un receptor, el receptor no estimula directamente las enzimas (dentro de la célula). En cambio, el receptor estimula una proteína G, que luego estimula una enzima. Un ejemplo es la adenilato ciclasa , que produce el segundo mensajero AMP cíclico . [7] Por este descubrimiento, ganaron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1994 . [8]
Se han otorgado premios Nobel por muchos aspectos de la señalización mediante proteínas G y GPCR. Estos incluyen antagonistas de receptores , neurotransmisores , recaptación de neurotransmisores , receptores acoplados a proteínas G, proteínas G, segundos mensajeros , las enzimas que desencadenan la fosforilación de proteínas en respuesta al AMPc y los procesos metabólicos consiguientes como la glucogenólisis .
Las proteínas G son moléculas transductoras de señales importantes en las células. "El mal funcionamiento de las vías de señalización del GPCR [receptor acoplado a proteínas G] está involucrado en muchas enfermedades, como diabetes , ceguera, alergias, depresión, defectos cardiovasculares y ciertas formas de cáncer . Se estima que alrededor del 30% de los medicamentos modernos ' los objetivos celulares son los GPCR ". [13] El genoma humano codifica aproximadamente 800 [14] receptores acoplados a proteína G , que detectan fotones de luz, hormonas, factores de crecimiento, fármacos y otros ligandos endógenos . Aproximadamente 150 de los GPCR que se encuentran en el genoma humano todavía tienen funciones desconocidas.