Receptores acoplados a proteínas G

Función de los receptores acoplados a proteínas G

¿Cuál es la función de los receptores acoplados a proteínas G? Como su nombre indica, interactúan con la proteína G de la membrana plasmática de la célula diana. Cuando un ligando se une a un receptor acoplado a proteína G, se producen cambios conformacionales dentro del receptor de proteína G^.1 Estos cambios hacen que el receptor interactúe con una proteína G cercana.

Las proteínas G son proteínas especializadas capaces de unir guanosina trifosfato (GTP) y guanosina difosfato (GDP). Algunas proteínas G actúan como proteínas señalizadoras y están formadas por una sola subunidad; sin embargo, las proteínas G que forman los receptores acoplados a proteínas G son heterotriméricas^.1

La subunidad alfa del receptor acoplado a proteína G une GTP o GDP dependiendo de si el receptor está activado por un ligando^. 1 En ausencia de la señal del ligando, el GDP se une a la subunidad alfa y todo el complejo proteína G-GDP se une al receptor acoplado a proteína G^.1

Una vez que un GPCR está unido a un ligando, el GDP se sustituye por GTP en la subunidad alfa^. 1 Esto hace que la proteína G se descomponga en dos componentes: la subunidad alfa unida a GTP y el dímero beta-gamma.¹ Ambas partes del receptor siguen unidas a la membrana plasmática, pero ya no están unidas al receptor de membrana^.1 Esto permite que las subunidades interactúen con otras moléculas y proteínas de membrana. Las proteínas G permanecen activas mientras el GTP esté unido a la subunidad alfa. Cuando el GTP se hidroliza de nuevo en GDP, toda la proteína G se une y vuelve a unirse al receptor de membrana^. 1

Esquema de los receptores acoplados a proteínas G

Cuando se activa una proteína G, ambos componentes pueden enviar mensajes en la célula interactuando con otras proteínas o moléculas implicadas en la transducción de señales. Los componentes de la proteína G pueden dirigirse a enzimas y canales iónicos específicos para activar segundos mensajeros. Algunas proteínas G pueden provocar la excitación de la célula diana, mientras que otras tienen funciones inhibitorias^.1

Segundos mensajeros

Los segundos mensajerosson pequeñas moléculas o iones que transmiten señales desde los receptores de membrana a la célula diana para potenciar la señal dentro del citosol de la célula^. 1 La activación de una sola proteína G puede generar una amplia gama de segundos mensajeros como el AMP cíclico (AMPc) y el inositol trifosfato (IP3)^.1

Una diana común de las proteínas G es la adenilil ciclasa, que es una enzima de membrana responsable de catalizar la síntesis de AMPc^.1

Otra diana importante de la proteína G es la fosfolipasa C. Esta proteína cataliza la generación de DAG (diacilglicerol) e IP3^.1

Ejemplos de receptores acoplados a proteínas G

Como ya se ha dicho, existe una amplia gama de receptores acoplados a proteínas G en el cuerpo humano, cada uno con efectos diferentes sobre las células a las que están unidos. Algunos receptores acoplados a proteínas G son los receptores muscarínicos de acetilcolina y los receptores de dopamina.

• Los receptoresmuscarínicos de acetilcolina desempeñan papeles vitales en la transmisión nerviosa en el sistema nervioso periférico, mientras que, como su nombre indica
• los receptoresdopaminérgicos acoplados a la proteína G funcionan para unirse a la dopamina y transmitir señales de ésta.

Pasos de los receptores acoplados a proteínas G

En la sección anterior, hemos hablado de algunos receptores acoplados a proteínas G y de las funciones que desempeñan en el cuerpo humano. Veamos los pasos de estas vías receptoras para conocer mejor estos receptores especiales acoplados a proteínas G.

Receptores muscarínicos de acetilcolina

Los receptoresmuscarínicos son receptores colinérgicos, lo que significa que son capaces de acetilcolina. Lo interesante es que estos receptores acoplados a proteínas G también pueden unirse a la neurotoxina muscarina que segregan los hongos venenosos^.2

Existen cinco subtipos de receptores Ach muscarínicos, pero sólo tres de ellos son funcionales dentro del cuerpo humano, estos subtipos son: M1, M2 y M3^.2

Estos subtipos están presentes en los ganglios del sistema nervioso periférico y en órganos efectores autónomos como el corazón y el cerebro^. 2 Dentro de las células de estos órganos o ganglios, el receptor muscarínico está unido a la proteína G. Una vez activado por la unión de la acetilcolina, la proteína G se activa y el GDP se convierte en GTP.

Una vez formado el complejo, éste se desplaza para activar la enzima fosfolipasa C^. 2 Al activarse la fosfolipasa C, se producen los segundos mensajeros IP3 (inositol trifosfato) y DAG (diacilglicerol)^.2

• El IP3 es responsable de iniciar la afluencia de Ca2+ a la célula, provocando su estimulación.

• Mientras tanto, el DAG es responsable de la activación de la proteína cinasa C (PKC)^.2

Una vez activada, la PKC fosforila numerosas proteínas celulares, dando lugar a otras cascadas de señales dentro de la célula^.2

Receptores de dopamina acoplados a proteína G

Los receptoresdopaminérgicos de prote ína G se encargan de unirse a la dopamina y transmitir señales excitadoras a través de las células diana^.3 Dado que la dopamina es el neurotransmisor de recompensa, las disfunciones de este tipo de receptores provocan diversas enfermedades mentales^. 3 Existen 4 subtipos diferentes de receptores dopaminérgicos que son DRD1-DRD4^.3

La activación del receptor dopaminérgico DRD1 estimula la activación de la enzima adenilil ciclasa. Esta enzima convierte el ATP en el segundo mensajero AMPc^.3 El AMPc es responsable de la activación de la proteína cinasa A (PKA), que fosforila y activa factores de transcripción como CREB Y ATF1, cuya función es cambiar la expresión génica de la célula diana^.3

Ahora bien, las vías reales son mucho más complicadas e implican numerosos pasos que no es necesario que conozcas, pero es bueno que desarrolles una comprensión práctica de cómo participan los receptores acoplados a proteínas G en las cascadas de señalización de transducción de señales.