Transducina

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
A rodopsina II sensorial (nas cores do arco da vella) incrustada nunha bicapa lipídica (cabezas en vermello e colas en azul) coa transducina baixo ela. Gtα en vermello, Gtβ en azul e Gtγ en amarelo. Hai unha molécula unida de GDP na subunidade Gtα e un retinal unido (en negro) na rodopsina. O N-terminal da rodopsina está en vermello e o C-terminal en azul. A ancoraxe da transducina á membrana debuxouse en negro.

A transducina (Gt) é unha proteína natural expresada nos conos e bastóns da retina de vertebrados que é moi importante na fototransdución en vertebrados. É un tipo de proteína G heterotrimérica con diferentes subunidades α nos fotorreceptores de bastóns e conos.[1] As tres subunidades das que consta a transducina denomínanse Tα, Tβ e Tγ (ou tamén Gtα, Gtβ e Gtγ).

A luz causa cambios conformacionais na rodopsina, o cal á súa vez leva á activación da transducina. A transducina activa a fosfodiesterase, o cal ten como resultado a degradación do guanosín monofosfato cíclico (GMPc). A intensidade da resposta flash é directamente proporcional ao número de moléculas de transducina activadas.

Función na fototransdución[editar | editar a fonte]

A transducina é activada pola metarrodopsina II, orixinada por un cambio conformaional na rodopsina causado pola absorción dun fotón polo residuo retinal da rodopsina.[2][3] A luz causa a isomerización do retinal de 11-cis a todo-trans. A isomerización causa un cambio na opsina que se converte en metarrodopsina II. Cando a metarrodopsina activa a transducina, o guanosín difosfato (GDP) unido á subunidade α (Tα) intercámbiase por guanosín trifosfato (GTP) do citoplasma. A subunidade α disóciase das subunidades βγ (Tβγ). A subunidade α da transducina activada activa o encima GMPc fosfodiesterase.[4] A GMPc fosfodiesterase degrada o GMPc, un segundo mensaxeiro intracelular, que abre canles catiónicas reguladas por GMPc. A fosfodiesterase hidroliza o GMPc a 5’-GMP. A diminución na concentración de GMPc orixina unha diminución na apertura das canles catiónicas e, en consecuencia, hiperpolarización do potencial de membrana.

A transducina é desactivada cando o GTP unido á subunidade α se hidroliza a GDP. Este proceso é acelerado por un complexo que contén unha proteína RGS (Regulator of G-protein signaling, regulador da sinalización da proteína G) e a subunidade gamma do efector, a GMPc fosfodiesterase.

Mecanismo de activación[editar | editar a fonte]

A subunidade Tα contén tres dominios funcionais: un para a interacción rodopsina/Tβγ, outro para a unión do GTP e o último para a activación da GMPc fosfodiesterase.

Aínda que o foco da fototransdución é Tα, tamén Tβγ é crucial para que a rodopsina se una á transducina.[5][6] O dominio de unión rodopsina/Tβγ contén os extremos N-terminal e C-terminal da Tα. O amino terminal é o sitio de interacción para a rodopsina, mentres que o carboxilo terminal o é para a unión da Tβγ. O amino terminal podería estar ancorado ou en estreita proximidade ao carboxilo terminal para a activación da molécla de tansducina pola rodopsina.[7]

A interacción coa rodopsina fotolizada abre o sitio de unión do GTP para permitir un rápido intercambio de GDP por GTP. O sitio de unión está na conformación pechada en ausencia de rodopsina fotolizada. Normalmente na conformación pechada unha hélice α localizada preto do sitio de unión está nunha posición que dificulta o intercambio GTP/GDP. Un cambio conformacional da Tα pola rodopsina fotolizada causa a inclinación da hélice, abrindo o sitio de unión do GTP.

Unha vez que o GTP se intercambiou por GDP, o complexo GTP-Tα sofre dous cambios principais: a disociación da rodopsina fotolizada e a subunidade Tβγ e a exposición do sitio de unión da fosfodiesterase (PDE) para a interacción coa fosfodiesterase latente. Os cambios conformacionais iniciados na transducina pola unión do GTP son transmitidos ao sitio de unión da fosfodiesterase e causan que quede exposta para unirse á fosfodiesterase. Os cambios conformacionais inducidos polo GTP poderían tamén distorsionar o sitio de unión rodopsina/Tβγ e levar á disociación do complexo GTP-Tα.[7]

O complexo Tβγ[editar | editar a fonte]

Unha idea subxacente que se asume para as proteínas G é que as subunidades α, β e γ están presentes na mesma concentración. Porén, hai evidencias de que hai máis Tβ e Tγ que Tα nos segmentos externos dos bastóns.[8] O exceso de Tβ e Tγ parece estar flotando libremente arredor do segmento externo do bastón, aínda que estas subunidades non poden asociarse coa Tα nun momento dado. Unha posible explicación para lo exceso de Tβγ é o incremento da dispoñibilidade de Tα para que se volva a unir. Como Tβγ é fundamental para a unión da transducina, a readquisición da conformación heterotrimérica podería causar unha unión máis rápida a outra molécula de GTP e así a unha fototransdución máis rápida.[8]

Aínda que se dixo que Tβγ é crucial para a unión de Tα á rodopsina, hai tamén probas de que Tβγ pode ter un papel máis esencial e posiblemente directo no intercambio de nucleótidos do que previamente se pensaba. A rodopsina causa especificamente un cambio conformacional no carboxilo terminal da subunidade Tγ. Este cambio finalmente regula o intercambio de nucleótidos alostérico en Tα. Este dominio podería servir como unha área principal para as interaccións coa rodopsina e para que a rodopsina regule o intercambio de nucleótidos en Tα. A activación da proteína G transducina pola rodopsina pensábase que procedía por un mecanismo de panca.[9][10] A unión da rodopsina causa a formación da hélice no carboxilo terminal de Tγ e xunta os carboxilo de Tγ e Tα para que queden próximos e iso facilite o intercambio de nucleótidos.

As mutacións neste dominio impiden a interacción rodopsina-transducina. Este cambio conformacional en Tγ pode ser preservado na familia da subunidade γ da proteína G.[6]

Interacción coa GMPc fosfodiesterase e desactivación[editar | editar a fonte]

A activación da transducina finalmente ten como resultado a estimulación da molécula efectora biolóxica GMPc fosfodiesterase, un oligómero con subunidades α, β e dúas subunidades inhibitorias γ.[11] As subunidades α e β son as subunidades de maior peso molecular e constitúen o residuo catalítico da fosfodiesterase.

No sistema de fototransdución, a Tα unida a GTP da transducina únese á subunidade γ da fosfodiesterase. Propuxéronse dous mecanismos para a activación da fosfodiesterase. O primeiro propón que a Tα unida a GTP provoca a liberación da subunidade γ da fosfodiesterase das subinidades catalíticas para activar a hidrólise.[12] O segundo mecanismo máis probable propón que a unión causa un cambio posicional da subunidade γ, permitindo unha mellor accesibilidade da subunidade catalítica para a hidrólise do GMPc. A actividade de GTPase da Tα hidroliza o GTP a GDP e cambia a conformación da subunidade Tα, incrementando a súa afinidade de unión ás subunidades α e β da fosfodiesterase. A unión de Tα a estas subunidades máis grandes ten como resultado outro cambio conformacional na fosfodiesterase e inhibe a capacidade de hidrólise da subunidade catalítica. Este sitio de unión da subunidade molecular máis grande pode producirse inmediatamente ao lado do sitio de unión de Tα na subunidade γ.[12]

Aínda que o mecanismo tradicional consiste na activación da fosfodiesterase pola Tα unida a GTP, demostrouse que a Tα unida a GDP tamén ten a capacidade de activar a fosfodiesterase. Experimentos de activación da fosfodiesterase na escuridade (e sen a presenza de GTP) mostran unha pequena pero reproducible activación da fosfodiesterase.[13] Isto pode explicarse pola activación da fosfodiesterase por moléculas libres de Tα unida a GDP. Porén, a afinidade da subunidade γ da fosfodiesterase pola Tα con GDP unido parece ser unhas 100 veces menor que para a Tα unida a GTP.[14] O mecanismo polo cal a Tα unida a GDP activa a fosfodiesterase segue sendo descoñecido, mais especúlase que é similar á activación da fosfodiesterase pola Tα unida a GTP.[13]

Para impedir a activación da fosfodiesterase na escuridade, a concentración de Tα unida a GDP debería manterse a un mínimo. Este traballo parece ser responsabilidade da Tβγ que mantén a Tα unida a GDP en forma de holotransducina.[13]

Para a desactivación, debe producirse a hidrólise do GTP unido feita pola Tα para a desactivación de Tα e devolver a transducina á súa forma basal. Porén, a simple hidrolise do GTP pode non ser necesariamente dabondo para desactivar a fosfodiesterase. A Tβγ volve actuar aquí outra vez cun importante papel na desactivación da fosfodiesterase.[13] A adición de Tβγ facilita a inhibición do residuo catalítico da fosfodiesterase porque se une co complexo Tα-GTP. A forma reasociada da transducina xa non pode unirse á fosfodiesterase. Isto libera a fosfodiesterase para reacoplarse e fotolizar rodopsina e fai que a fosfodiesterase volva ao seu estado inicial para esperar a activación por outra Tα unida a GTP.[12]

Xenes[editar | editar a fonte]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. ↑ Lerea CL, Somers DE, Hurley JB, Klock IB, Bunt-Milam AH (outubro de 1986). "Identification of specific transducin alpha subunits in retinal rod and cone photoreceptors". Science 234 (4772): 77–80. PMID 3529395. doi:10.1126/science.3529395. 
  2. ↑ Hargrave PA, Hamm HE, Hofmann KP (xaneiro de 1993). "Interaction of rhodopsin with the G-protein, transducin". BioEssays 15 (1): 43–50. PMID 8466475. doi:10.1002/bies.950150107. 
  3. ↑ Downs MA, Arimoto R, Marshall GR, Kisselev OG (decembro de 2006). "G-protein alpha and beta-gamma subunits interact with conformationally distinct signaling states of rhodopsin". Vision Res. 46 (27): 4442–8. PMID 16989885. doi:10.1016/j.visres.2006.07.021. 
  4. ↑ Fung, BKK; Hurley, JB; Stryer, L (1981). "Flow of information in the light-triggered cyclic nucleotide cascade of vision". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 78 (1): 152–156. PMC 319009. PMID 6264430. doi:10.1073/pnas.78.1.152. 
  5. ↑ Fung, B. K. (1983). "Characterization of transducin from bovine retinal rod outer segments. I. Separation and reconstitution of the subunits". The Journal of Biological Chemistry 258 (17): 10495–10502. PMID 6136509. doi:10.1016/S0021-9258(17)44483-8. 
  6. ↑ 6,0 6,1 Kisselev, O. G.; Downs, M. A. (2003). "Rhodopsin controls a conformational switch on the transducin gamma subunit". Structure 11 (4): 367–373. PMID 12679015. doi:10.1016/s0969-2126(03)00045-5. 
  7. ↑ 7,0 7,1 Hingorani, V. N.; Ho, Y. K. (1987). "A structural model for the alpha-subunit of transducin. Implications of its role as a molecular switch in the visual signal transduction mechanism". FEBS Letters 220 (1): 15–22. PMID 3038611. doi:10.1016/0014-5793(87)80867-0. 
  8. ↑ 8,0 8,1 Clack, J. W.; Springmeyer, M. L.; Clark, C. R.; Witzmann, F. A. (2006). "Transducin subunit stoichiometry and cellular distribution in rod outer segments". Cell Biology International 30 (10): 829–835. PMID 16895762. doi:10.1016/j.cellbi.2006.06.007. 
  9. ↑ Bourne, H. R.; Iiri, T.; Farfel, Z. (1998). "G-protein diseases furnish a model for the turn-on switch". Nature 394 (6688): 35–38. PMID 9665125. doi:10.1038/27831. 
  10. ↑ Rondard, P.; Iiri, T.; Srinivasan, S.; Meng, E.; Fujita, T.; Bourne, H. R. (2001). "Mutant G protein α subunit activated by Gβγ: A model for receptor activation?". Proceedings of the National Academy of Sciences 98 (11): 6150–6155. PMC 33437. PMID 11344266. doi:10.1073/pnas.101136198. 
  11. ↑ Deterre, P.; Bigay, J.; Forquet, F.; Robert, M.; Chabre, M. (1988). "CGMP phosphodiesterase of retinal rods is regulated by two inhibitory subunits". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 85 (8): 2424–2428. PMC 280009. PMID 2833739. doi:10.1073/pnas.85.8.2424. 
  12. ↑ 12,0 12,1 12,2 Kroll, S.; Phillips, W. J.; Cerione, R. A. (1989). "The regulation of the cyclic GMP phosphodiesterase by the GDP-bound form of the alpha subunit of transducin". The Journal of Biological Chemistry 264 (8): 4490–4497. PMID 2538446. doi:10.1016/S0021-9258(18)83770-X. 
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 13,3 Kutuzov, M.; Pfister, C. (1994). "Activation of the retinal cGMP-specific phosphodiesterase by the GDP-loaded alpha-subunit of transducin". European Journal of Biochemistry 220 (3): 963–971. PMID 8143750. doi:10.1111/j.1432-1033.1994.tb18700.x. 
  14. ↑ Bennett, N.; Clerc, A. (1989). "Activation of cGMP phosphodiesterase in retinal rods: Mechanism of interaction with the GTP-binding protein (transducin)". Biochemistry 28 (18): 7418–7424. PMID 2554970. doi:10.1021/bi00444a040. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]

Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Transducina&oldid=6388446»