Farmacognosia: proteine G funzioni

Proteine G eterotrimeriche: funzioni

Esistono varie isoforme delle proteine G, classificate in base alla sub unità alfa:

1.       Gi, inibitori della adenilato ciclasi ( AC )

2.       Gs, stimolatori dell’AC

3.       Gq, stimolatori della PKC

4.       G11-12

Ogni proteina G ha funzioni differenti e secondi messaggeri diversi.

1.       Gs stimola l’AC, un enzima che ciclizza una molecola di ATP in una di cAMP, in particolare la Gs stimola le isoforme dell’AC 5 e 6. Cosa provoca quindi l’aumento del cAMP cellulare?

Il cAMP è un secondo messaggero, cioè si attiva dopo uno stimolo precedente e andrà a produrre delle risposte biologiche. Fa parte del meccanismo di trasduzione del segnale partendo dall’effettore per arrivare alla risposta biologica.

Questo secondo messaggero attiva la PKA, fosfochinasi A, o protein chinasi cAMP-dipendente, che attraverso dei processi di fosforilazione di altri substrati è in grado d controllare numerosi processi cellulari. La PKA in particolare apre i canali del calcio, favorendone l’entrata all’interno della cellula, sia i canali posti sulla membrana cellulare, sia i canali del reticolo endoplasmatico.

Inoltre stimola fattori di trascrizione genica e gli effetti della PKA sono diversi in base al tipo di cellula interessata.

2.       Gi inibisce la produzione di cAMP, bloccando la AC, ne inibiscono solo alcune isoforme, mala loro funzione principale riguarda la sub unità beta gamma. Infatti quest’ultima parte della proteina G regola l’attività dei canali del potassio, aprendoli e permettendo l’uscita  dello ione, più concentrato all’interno della cellula. L’uscita del potassio dalla cellula provoca iperpolarizzazione, cioè il potenziale di membrana raggiunge valori più negativi; a questo evento dovrà seguire una depolarizzazione.

3.       Gq attiva la PLC, fosfolipasi C, un enzima che ha come substrato il fosfatidilinositolo bifosfato, PIP2. Il substrato viene scisso in inositolo trifosfato IP3 e un DAG, diacilglicerolo, entrambi messaggeri cellulari.

IP3 si lega principalmente a dei recettori posti sui canali del calcio sulla membrana del reticolo endoplasmatico, li apre e il calcio, legato alla proteine nel reticolo è libero di fuoriuscire.

Il calcio è l’elemento con la differenza di concentrazione più alta tra esterno della cellule e citoplasma, inoltre ha molteplici funzioni.

Innanzitutto attiva la PKC, in collaborazione con il DAG, responsabile della fosforilazione di diversi substrati e responsabile dell’attivazione di alcuni scambiatori di sodio e calcio, che pompano il calcio all’esterno, scambiandolo appunto con il sodio.

Lo ione calcio poi attiva la CAM, ovvero la calcio calmodulina chinasi, proteina che regola l’attivazione della calmodulina.

La calmodulina è responsabile dell’estrusione del calcio dal citoplasma e della depolarizzazione che ne consegue. Quando la catena leggera della miosina è fosforilata è libera di contrarsi staccandosi dai filamenti di actina per poi ricongiungervi, determinando la contrazione. La fosforilazione dipende dalla azione della chinasi della catena leggera della miosina, MLCK; questo ultimo enzima è attivato dal complesso calmodulina-calcio e disattivato dalla PKA. La tropo miosina, un’altra proteina responsabile della contrazione, è inibita dalla PKA, si vede così come il sistema della contrazione sia complesso e sotoposto a più controlli.

4.       G12-13 modulano l’attività delle proteine G monometriche, agiscono sulle Rho, una classe di proteine che attivano a loro volta le RhoK. Questi enzimi controllano ulteriormente la contrazione muscolare. Inattivano la fosfatasi della miosina, quindi permettono e stimolano  la contrazione. Inoltre controllano le MAP chinasi, enzimi che modulano la trascrizione genica.