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6.8: Receptores acoplados a proteínas G
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G-protein Coupled Receptors
 
TRANSCRIPCIÓN

6.8: G-protein Coupled Receptors

6.8: Receptores acoplados a proteínas G

G-protein coupled receptors are ligand binding receptors that indirectly affect changes in the cell. The actual receptor is a single polypeptide that transverses the cell membrane seven times creating intracellular and extracellular loops. The extracellular loops create a ligand specific pocket which binds to neurotransmitters or hormones. The intracellular loops holds onto the G-protein.

The G-protein or guanine nucleotide-binding protein, is a large heterotrimeric complex. Its three subunits are labeled alpha (α), beta (β), and gamma (γ). When the receptor is unbound or resting, the α-subunit binds a guanosine diphosphate molecule or GDP, and all three subunits are attached to the receptor.

When a ligand binds the receptor, the α-subunit releases the GDP and binds a molecule of guanosine triphosphate (GTP). This action releases the α-GTP complex and the β-γ complex from the receptor. The α-GTP can move along the membrane to activate second messenger pathways such as cAMP. However there are different types of α-subunits and some are inhibitory, turning off cAMP.

The β-γ complex may interact with potassium ion channels which release potassium (K+) into the extracellular space resulting in hyperpolarization of the cell membrane. This type of ligand-gated ion channel is called a G-protein coupled inwardly rectifying potassium channel or GIRK.

Ligands do not permanently bind the receptor. When the ligand leaves the receptor, it becomes available for the G-protein units to recouple and reattach. Before this though, nearby enzymes must hydrolyze the GTP attached to the α-subunit back into GDP. Once this is achieved, the β-γ complex reassembles with the GDP-α complex, and the whole G-protein reattaches to its receptor domain.

Common G-protein coupled receptors are: muscarinic acetylcholine receptors found in skeletal muscles, Beta-1 adrenergic receptors in the heart, and vasopressin receptors on smooth muscle cells. In sensory systems, like olfactory receptors and some taste receptors, the binding ligands are environmental molecules. For example, sucrose molecules bind G-protein coupled receptors resulting in the perception of sweet taste.

Alterations in G-protein coupled receptors may play a substantial role in mood disorders, like depression. Serotonin is a ligand for the 5HT1A receptor, a G-protein coupled receptor. It has been suggested that, in depression, interactions between the ligand and the receptor are changed; either the ligand does not bind long enough or the receptor does not fully respond. This results in poor serotonergic signaling which manifests as depression.

Los receptores acoplados a la proteína G son receptores de unión de ligandos que afectan indirectamente a los cambios en la célula. El receptor real es un solo polipéptido que transverso la membrana celular siete veces creando bucles intracelulares y extracelulares. Los bucles extracelulares crean un bolsillo específico ligando que se une a neurotransmisores u hormonas. Los bucles intracelulares se aferran a la proteína G.

La proteína G o proteína de unión a nucleótidos de guanina, es un gran complejo heterotrimérico. Sus tres subunidades están etiquetadas como alfa ( ) , beta ( ) y gamma (o). Cuando el receptor no está unido o descansa, la subunidad de la subunidad se une a una molécula de difosfato de guanosina o PIB, y las tres subunidades se unen al receptor.

Cuando un ligando une el receptor, la subunidad -subunidad libera el PIB y une una molécula de trifosfato de guanosina (GTP). Esta acción libera el complejo de -GTP y el complejo de la versión á-o del receptor. El GTP puede moverse a lo largo de la membrana para activar segundas vías de mensajería como el campo. Sin embargo, hay diferentes tipos de subunidades y algunas son inhibitorias, apagando el campo.

El complejo de é-o puede interactuar con los canales de iones de potasio que liberan potasio (K+) en el espacio extracelular, lo que resulta en hiperpolarización de la membrana celular. Este tipo de canal iónico ligando-gated se llama un G-proteína acoplada internamente rectificando el canal de potasio o GIRK.

Los ligandos no unen permanentemente el receptor. Cuando el ligando sale del receptor, se vuelve disponible para que las unidades de proteína G se reacoplan y vuelvan a conectar. Antes de esto, sin embargo, las enzimas cercanas deben hidrolizar el GTP unido a la subunidad de la unidad de nuevo en el PIB. Una vez que se logra esto, el complejo de la palabra -o se vuelve a ensamblar con el complejo gdp-o, y todo el reenganchamiento de la proteína G a su dominio receptor.

Receptores acoplados a la proteína G comunes son: receptores de acetilcolina muscarínicos que se encuentran en los músculos esqueléticos, Receptores adrenérgicos Beta-1 en el corazón, y receptores de vasopresina en las células musculares lisas. En los sistemas sensoriales, como los receptores olfativos y algunos receptores de sabor, los ligandos de unión son moléculas ambientales. Por ejemplo, las moléculas de sacarosa unen los receptores acoplados a la proteína G, lo que resulta en la percepción del sabor dulce.

Alteraciones en los receptores acoplados a la proteína G pueden desempeñar un papel sustancial en los trastornos del estado de ánimo, como la depresión. La serotonina es un ligando para el receptor 5HT1A, un receptor acoplado de proteína G. Se ha sugerido que, en la depresión, las interacciones entre el ligando y el receptor se cambian; o bien el ligando no se une lo suficiente o el receptor no responde completamente. Esto resulta en una mala señalización serotonérgica que se manifiesta como depresión.


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