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6.8: Receptores Acoplados de Proteína G
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G-protein Coupled Receptors
 
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6.8: G-protein Coupled Receptors

6.8: Receptores Acoplados de Proteína 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.

Receptores acoplados à proteína G são receptores de ligação ligante que afetam indiretamente as mudanças na célula. O receptor real é um único polipeptídeo que transversalfato a membrana celular sete vezes criando laços intracelulares e extracelulares. Os laços extracelulares criam um bolso específico de ligante que se liga a neurotransmissores ou hormônios. Os laços intracelulares se agarram à proteína G.

A proteína G ou proteína de ligação de nucleotídeos de guanina é um grande complexo heterotrimérico. Suas três subunidades são rotuladas alfa (α), beta (β) e gama (γ). Quando o receptor está desvinculado ou descansando, o α-subunidade liga uma molécula de difosfato de guanosina ou PIB, e todas as três subunidades são anexadas ao receptor.

Quando um ligante liga o receptor, o α-subunidade libera o PIB e liga uma molécula de triptofato de guanosina (GTP). Esta ação libera o complexo α-GTP e o complexo β-γ do receptor. O α-GTP pode mover-se ao longo da membrana para ativar as segundas vias de mensageiro, como cAMP. No entanto, existem diferentes tipos de subunidades de α e algumas são inibitórias, desligando o cAMP.

O complexo β-γ pode interagir com canais de íons de potássio que liberam potássio (K+) no espaço extracelular resultando em hiperpolarização da membrana celular. Este tipo de canal de íons com ligante é chamado de proteína G acoplado interiormente ao canal de potássio ou GIRK.

Ligantes não ligam permanentemente o receptor. Quando o ligante deixa o receptor, ele fica disponível para as unidades de proteína G se recuperarem e se recolocarem. Antes disso, porém, as enzimas próximas devem hidrolisar o GTP ligado à subunidade de α de volta ao PIB. Uma vez alcançado isso, o complexo β-γ se remonta com o complexo de α do PIB, e toda a proteína G se reanexa ao seu domínio receptor.

Receptores comuns de proteína G acoplados são: receptores de acetilcolina muscarínicos encontrados em músculos esqueléticos, receptores adrenérgicos Beta-1 no coração e receptores de vasopressina em células musculares lisas. Em sistemas sensoriais, como receptores olfativos e alguns receptores de sabor, os ligantes de ligação são moléculas ambientais. Por exemplo, moléculas de sacarose ligam receptores acoplados de proteína G, resultando na percepção do sabor doce.

Alterações nos receptores acoplados à proteína G podem desempenhar um papel substancial nos transtornos de humor, como a depressão. Serotonina é um ligante para o receptor 5HT1A, um receptor acoplado de proteína G. Tem sido sugerido que, na depressão, as interações entre o ligante e o receptor são alteradas; ou o ligante não se liga o suficiente ou o receptor não responde totalmente. Isso resulta em má sinalização serotonérgica que se manifesta como depressão.


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