Factor de intercambio de nucleótidos de guanina
Los factores de intercambio de nucleótidos de guanina ( GEF ) son proteínas o dominios proteicos que activan GTPasas monoméricas al estimular la liberación de guanosina difosfato (GDP) para permitir la unión de guanosina trifosfato (GTP). [1] Se ha demostrado que una variedad de dominios estructurales no relacionados exhiben actividad de intercambio de nucleótidos de guanina. Algunos GEF pueden activar múltiples GTPasas mientras que otros son específicos para una sola GTPasa.
Los factores de intercambio de nucleótidos de guanina (GEF) son proteínas o dominios proteicos implicados en la activación de pequeñas GTPasas . Las GTPasas pequeñas actúan como interruptores moleculares en las vías de señalización intracelular y tienen muchos objetivos aguas abajo. Las GTPasas más conocidas comprenden la superfamilia Ras y están implicadas en procesos celulares esenciales como la diferenciación y proliferación celular, la organización del citoesqueleto, el tráfico de vesículas y el transporte nuclear. [2] Las GTPasas son activas cuando se unen a GTP e inactivas cuando se unen a GDP, lo que permite que su actividad sea regulada por GEF y las proteínas activadoras de GTPasa opuestas (GAP). [3]
El GDP se disocia muy lentamente de las GTPasas inactivas. [3] La unión de GEF a sus sustratos de GTPasa cataliza la disociación de GDP, lo que permite que una molécula de GTP se una en su lugar. Los FMAM funcionan para promover la disociación del PIB. Una vez que el GDP se ha disociado de la GTPasa, el GTP generalmente se une en su lugar, ya que la proporción citosólica de GTP es mucho mayor que la del GDP en 10:1. [4] La unión de GTP a GTPasa da como resultado la liberación de GEF, que luego puede activar una nueva GTPasa. [5] [6] Por lo tanto, los GEF desestabilizan la interacción de la GTPasa con el GDP y estabilizan la GTPasa libre de nucleótidos hasta que una molécula de GTP se une a ella. [7]Las GAP (proteína activadora de GTPasa) actúan de manera antagonista para inactivar las GTPasas aumentando su tasa intrínseca de hidrólisis de GTP. El GDP permanece unido a la GTPasa inactiva hasta que un GEF se une y estimula su liberación. [3]
La localización de los GEF puede determinar en qué parte de la célula estará activa una GTPasa en particular. Por ejemplo, Ran GEF, RCC1 , está presente en el núcleo mientras que Ran GAP está presente en el citosol, modulando la importación y exportación nuclear de proteínas. [8] RCC1 convierte RanGDP en RanGTP en el núcleo, activando Ran para la exportación de proteínas. Cuando Ran GAP cataliza la conversión de RanGTP a RanGDP en el citosol, se libera la carga de proteínas.
El mecanismo de activación de GTPasa varía entre diferentes GEF. Sin embargo, hay algunas similitudes en cómo los diferentes GEF alteran la conformación del sitio de unión de nucleótidos de la proteína G. Las GTPasas contienen dos bucles llamados interruptor 1 y interruptor 2 que están situados a ambos lados del nucleótido unido. Estas regiones y el bucle de unión de fosfato de la GTPasa interactúan con los fosfatos del nucleótido y un magnesio coordinador.ion para mantener la unión de alta afinidad del nucleótido. La unión de GEF induce cambios conformacionales en el bucle P y cambia las regiones de la GTPasa, mientras que el resto de la estructura permanece prácticamente sin cambios. La unión del GEF obstaculiza estéricamente el sitio de unión al magnesio e interfiere con la región de unión al fosfato, mientras que la región de unión a la base permanece accesible. Cuando el GEF se une a la GTPasa, los grupos fosfato se liberan primero y el GEF se desplaza tras la unión de la molécula de GTP entrante. Aunque este esquema general es común entre los GEF, las interacciones específicas entre las regiones de GTPasa y GEF varían entre las proteínas individuales. [9]
Algunos GEF son específicos de una sola GTPasa, mientras que otros tienen varios sustratos de GTPasa. Si bien las diferentes subfamilias de GTPasas de la superfamilia Ras tienen un dominio de unión a GTP conservado, este no es el caso de las GEF. Diferentes familias de GEF corresponden a diferentes subfamilias Ras. Los dominios funcionales de estas familias GEF no están relacionados estructuralmente y no comparten homología de secuencia. Estos dominios GEF parecen no estar relacionados evolutivamente a pesar de funciones y sustratos similares. [7]
