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14.13:

Récepteurs couplés aux protéines G

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Molecular Biology
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G-protein Coupled Receptors

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– [Formateur] Les récepteurs couplés aux protéines G ou RCPGsont un autre type de protéine membranaire intégrale. Leur partie extracellulaire dépassant de la membranecomporte un site de liaison à ligandpour différents composés. La partie intracellulaire est couplée à une protéine G,composée de trois sous-unités différentes :α, β et γ. Quand un ligand s’y lie, le récepteur change de forme,entraînant la libérationdu diphosphate de guanosine, ou DPG,fixé à la sous-unité αet son remplacement par la moléculede triphosphate de guanosine ou TPG. Ces deux éléments se dissocient des sous-unités β et γ. Désormais, les deux séries de fragments peuventse déplacer librement dans le cytoplasme et interagiravec d’autres protéines effectrices activantune série de cascades de signaux intracellulairesqui dirigent et amplifient le signal. Pour mettre fin à ce processus, le TPG s’hydrolyse en DPGet les sous-unités de la protéine G se regroupentdans leur forme inactive,le RCPG est prêt pour un nouveau signal.

14.13:

Récepteurs couplés aux protéines G

Les récepteurs couplés aux protéines G sont des récepteurs liant des ligands qui influencent indirectement les modifications dans la cellule. Le récepteur est en réalité un polypeptide unique qui passe sept fois à travers la membrane cellulaire en créant des boucles intracellulaires et extracellulaires. Les boucles extracellulaires créent une poche spécifique au ligand, qui se lie aux neurotransmetteurs ou aux hormones. Les boucles intracellulaires s’accrochent à la protéine G.

La protéine G, ou la protéine se liant au nucléotide guanine, est un grand complexe hétérotrimérique. Ses trois sous-unités sont libellées alpha (α), bêta (β) et gamma (γ). Lorsque le récepteur n’est pas lié, ou au repos, la sous-unité α lie une molécule de guanosine diphosphate, ou GDP, et les trois sous-unités sont fixées au récepteur.

Lorsqu’un ligand se lie au récepteur, la sous-unité α libère la GDP et se lie à une molécule de guanosine triphosphate (GTP). Cette action libère le complexe α-GTP et le complexe β-γ du récepteur. L’α-GTP peut se déplacer le long de la membrane pour activer les voies du second messager, telles que l’AMPc. Cependant, il existe différents types de sous-unités α et certains sont inhibiteurs, désactivant l’AMPc.

Le complexe β-γ peut interagir avec les canaux d’ions potassium qui libèrent du potassium (K+) dans l’espace extracellulaire entraînant une hyperpolarisation de la membrane cellulaire. Ce type de canal ionique ligand-dépendant s’appelle un canal GIRK, la protéine G est couplée à l’intérieur rectifiant le canal potassique.

Les ligands ne se lient pas au récepteur de façon définitive. Lorsque le ligand quitte le récepteur, il devient disponible pour que les unités de la protéine G se couplent et se fixent à nouveau. Avant cela cependant, les enzymes voisines doivent hydrolyser la GTP fixée à la sous-unité α de nouveau en GDP. Une fois que cela est réalisé, le complexe β-γ se ré-assemble avec le complexe GDP-α, et l’ensemble de la protéine G se fixe à son domaine du récepteur.

Les récepteurs couplés à la protéine G courants sont : les récepteurs muscariniques de l’acétylcholine présents dans les muscles squelettiques, les récepteurs adrénergiques bêta-1 dans le cœur et les récepteurs de vasopressine sur les cellules musculaires lisses. Dans les systèmes sensoriels, comme les récepteurs olfactifs et certains récepteurs gustatifs, les ligands de liaison sont des molécules de l’environnement. Par exemple, les molécules de saccharose se lient aux récepteurs couplés à la protéine G, ce qui donne la perception du goût sucré.

Les altérations des récepteurs couplés aux protéines G peuvent jouer un rôle important dans les troubles de l’humeur, comme la dépression. La sérotonine est un ligand du récepteur 5HT1A, un récepteur couplé à la protéine G. Il a été suggéré que dans la dépression, les interactions entre le ligand et le récepteur sont modifiées ; soit le ligand ne se lie pas assez longtemps, soit le récepteur ne répond pas complètement. Il en résulte une mauvaise signalisation sérotonergique qui se manifeste par la dépression.

Suggested Reading

Gurevich, Vsevolod V., and Eugenia V. Gurevich. “Molecular Mechanisms of GPCR Signaling: A Structural Perspective.” International Journal of Molecular Sciences 18, no. 12 (November 24, 2017). [Source]

Katritch, Vsevolod, Vadim Cherezov, and Raymond C. Stevens. “Structure-Function of the G-Protein-Coupled Receptor Superfamily.” Annual Review of Pharmacology and Toxicology 53 (January 6, 2013): 531–56. [Source]

Bar-Shavit, Rachel, Myriam Maoz, Arun Kancharla, Jeetendra Kumar Nag, Daniel Agranovich, Sorina Grisaru-Granovsky, and Beatrice Uziely. “G Protein-Coupled Receptors in Cancer.” International Journal of Molecular Sciences 17, no. 8 (August 12, 2016). [Source]