Protéine G
Définition
Une protéine G (protéine de liaison aux nucléotides de guanine) est une famille de protéines impliquées dans la transmission du signal à l'extérieur de la cellule qui provoque des changements à l'intérieur de la cellule. Les protéines G reçoivent des signaux des récepteurs cellulaires et les délivrent à l'intérieur de la cellule. Les cellules communiquent en se transmettant de petits messages jetables. Les protéines G sont parfois confondues avec les GTPases.
Une protéine G inactive :
Les protéines G décrites ici sont appelées protéines G hétérotrimériques (trimère) car elles sont composées de trois chaînes différentes, notées alpha, bêta et gamma (indiquées ici en orange, jaune et vert). Deux sites de lipidation ne sont pas inclus dans la structure et sont représentés schématiquement en haut à droite.
Explications
Des milliers de ces messages par protéine G sont utilisés dans le corps humain et des animaux. Certains de ces messagers voyagent vers des parties éloignées du corps par le sang, d'autres se diffusent simplement vers une cellule voisine. Ensuite, une autre cellule prend le message et le lit.
Quelques exemples de protéines G incluent l'adrénaline, qui contrôle le niveau d'excitation, le glucagon, qui transmet des messages sur les niveaux de sucre dans le sang, l'histamine, qui signale des lésions tissulaires, et la dopamine, qui relaie les messages dans le système nerveux. Le récepteur de la sécrétine possède sept domaines couvrant la membrane et des caractéristiques typiques d'un récepteur couplé à une protéine G.
Voir aussi les facteurs de libération.
Lecture du message
Dans de nombreux cas, ces messagers moléculaires ne pénètrent jamais dans les cellules. Au lieu de cela, le message est capté par un récepteur à la surface de la cellule et le signal est ensuite passé de l'extérieur vers l'intérieur à travers une chaîne de molécules de signalisation.
Les protéines G, comme celle montrée ici à partir de l'entrée PDB 1gg2, forment le maillon central de cette chaîne de communication. Le système protéique G est la méthode de signalisation la plus courante dans nos cellules. Des milliers de récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) ont été trouvés sur nos cellules, chacun attendant son propre messager. Certains, comme le récepteur du glucagon, reconnaissent les hormones et modifient le niveau du métabolisme.
D'autres, comme le récepteur adrénergique, sont utilisés dans le système nerveux pour transmettre des signaux nerveux. Notre sens de la vue repose également sur la rhodoposine, un récepteur couplé aux protéines G sensible à la lumière, et mille formes différentes de ces récepteurs, reconnaissant chacune l'odeur d'une molécule différente, contrôlent notre odorat. Ils partagent tous la combinaison d'un récepteur qui reçoit un message et d'une protéine G qui le délivre à l'intérieur de la cellule.
Le "G" dans les protéines G
Les protéines G (G pour guanosine ou guanine) sont des commutateurs moléculaires qui utilisent le PIB pour contrôler leur cycle de signalisation. Lorsque le PIB est lié, comme indiqué ici, la protéine G est inactive. Pour activer la protéine, la GDP (guanosine diphosphate) est remplacé par de la GTP (guanosine triphosphate), la protéine G délivrera son signal, comme indiqué ci-dessous.
Les protéines G se présentent sous différentes formes et tailles. La plupart sont utilisés pour la signalisation cellulaire, mais d'autres types jouent un rôle important dans d'autres tâches, telles que la stimulation de la synthèse des protéines.
Liaison à la membrane
Les protéines G se lient à la surface interne de la membrane cellulaire, les maintenant près de leurs récepteurs. Plusieurs petits lipides sont attachés aux chaînes protéiques, qui s'insèrent dans la membrane et y attachent la protéine. Cependant, n'essayez pas de trouver ces petits lipides dans la structure cristalline, car ils ont été éliminés pour permettre la cristallisation.
Protéines G attaquées
Le système protéique G joue un rôle central dans de nombreuses tâches de signalisation, ce qui en fait une cible sensible pour les médicaments et les toxines. Bon nombre des drogues actuellement sur le marché, telles que Claritin et Prozac, ainsi qu'un certain nombre de drogues abusives, telles que l'héroïne, la cocaïne et la marijuana, agissent sur les récepteurs couplés aux protéines G dans ces chaînes de signalisation.
Les bactéries du choléra fabriquent une toxine qui attaque directement les protéines G, en attachant un groupe nucléoside à un endroit stratégique. Cette modification fait que la protéine G est continuellement active. Entre autres choses, cela perturbe les contrôles normaux de l'équilibre hydrique dans les cellules intestinales, et la personne infectée se déshydrate rapidement lorsque l'eau, le sodium et le chlorure sont perdus.
Relai du signal
Les protéines G relaient leur signal sur la surface intérieure de la membrane cellulaire. Le processus démarre lorsqu'un récepteur se lie à son hormone ou neurotransmetteur approprié, comme l'adrénaline (illustré à gauche en utilisant l'entrée PDB 3sn6). Cela modifie la forme du récepteur et se lie à la protéine G à trois chaînes inactive à l'intérieur. Cela amène la protéine G à expulser sa molécule de PIB et à la remplacer par de la GTP.
La GTP (guanosine triphosphate) provoque le changement de forme d'une petite boucle et la protéine G se divise en deux. La sous-unité alpha libérée, avec sa GTP liée, se déplace ensuite le long de la membrane jusqu'à ce qu'elle trouve l'enzyme adénylyl cyclase. La petite boucle se lie alors à l'enzyme et l'active. L'adénylyl cyclase activée (acide, acide adénylique) produit alors beaucoup d'AMP cyclique, qui propage le signal à travers la cellule. Finalement, la GTP dans la sous-unité alpha active se décomposera en PIB, et la protéine G se reformera dans son état inactif et de repos.
Un avantage majeur de cette approche est qu'elle permet d'amplifier le signal. Dans la chaîne de signalisation présentée ici, une seule molécule d'adrénaline peut stimuler la production de nombreuses molécules d'AMP cyclique. En incorporant une enzyme (comme l'adénylyl cyclase) dans la chaîne, un signal faible provenant de l'extérieur de la cellule peut être traduit en un signal fort à l'intérieur de la cellule.
Synonymes, antonymes
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L'expression PROTEINE G est dans la page 9 des mots en P du lexique du dictionnaire.
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