Protéine G

Sous le nom Protéines G est un groupe non homogène de protéines qui peuvent se lier aux nucléotides guanosine diphosphate (GDP) et guanosine triphosphate (GTP).

Ils jouent un rôle crucial dans la transmission et la «traduction» des signaux extracellulaires dans et à l'intérieur de la cellule. Les protéines G hétérotrimériques liées à la membrane sont le médiateur entre l'espace extracellulaire et intracellulaire et les protéines dites petites G, situées dans le cytosol des cellules, assurent la transmission des signaux au sein de la cellule.

Qu'est-ce qu'une protéine G?

Les protéines G, également appelées GTPases, représentent un groupe inhomogène de protéines qui jouent un rôle crucial dans la transmission des signaux extracellulaires dans et au sein de la cellule. Toutes les protéines G sont caractérisées par le fait qu'elles peuvent se lier aux nucléotides GTP et GDP.

Ils peuvent être divisés en deux grands groupes de protéines G hétérotrimériques liées à la membrane et de protéines G monomères dites petites. Les protéines G monomères sont situées dans le cytosol des cellules et agissent en tant que seconds messagers pour la transduction du signal dans la cellule. Les protéines G liées à la membrane sont composées des sous-unités Alfa, Beta et Gamma. À l'état inactif, le PIB est lié à la sous-unité alpha.

Un stimulus extracellulaire (signal) met en mouvement un processus dans lequel le GDP est remplacé par GTP et en même temps une dissociation a lieu entre la sous-unité alpha et la sous-unité bêta-gamma. Les deux sous-unités bêta et gamma restent ensemble en tant qu'unité fonctionnelle active même dans les processus ultérieurs en tant que sous-unité bêta-gamma. L'échange de GDP par GTP correspond donc au passage de la «position OFF» inactive à la «position ON» activée.

Fonction, effet et tâches

Comme les cellules animales, les cellules humaines sont protégées par une membrane cellulaire qui n'est pas facilement perméable aux grosses molécules ou aux germes pathogènes. D'une part, la membrane cellulaire assure la protection du cytosol interne et du noyau cellulaire; d'autre part, cela peut être un problème pour la communication nécessaire et l'échange d'informations entre les cellules, au sein d'une cellule et entre les espaces extracellulaire et intracellulaire.

La fonction principale des protéines G hétérotrimériques liées à la membrane, dont environ 21 sous-unités alpha différentes sont connues, consiste en la transduction du signal de l'espace extracellulaire vers l'intérieur de la cellule. Les transductions de signaux sont essentielles pour la transmission des signaux et la traduction de certaines «instructions» en processus métaboliques cellulaires. Le but est de recevoir des messages importants qui sont apportés à la cellule de l'extérieur via des substances messagères, des hormones ou des neurotransmetteurs et de les traduire en "instructions de travail" pour la cellule et de les transmettre aux seconds messagers à l'intérieur de la cellule, qui assurent un transport ultérieur dans le cytosol. .

Le processus de transduction joue également un rôle important dans la transmission de certains stimuli sensibles tels que la vue, l'ouïe, le goût et l'odorat. La transduction du signal est tout aussi importante pour le fonctionnement de certaines boucles de contrôle qui contrôlent la température corporelle, la pression artérielle, la fonction cardiaque et de nombreux autres paramètres inconscients. En termes simples, les protéines G hétérotrimériques ancrées dans la membrane cellulaire incarnent le point de compensation actif pour les substances signal, qui sont transférées sous une forme transformée aux petites protéines G à l'intérieur de la cellule, qui agissent comme deuxièmes messagers.

Les petites protéines G, dont plus de 100 formes différentes sont connues, accomplissent un large éventail de tâches au sein de la cellule.Par exemple, ils sont impliqués dans la régulation de l'expression des gènes, l'organisation du cytosquelette, le transport de substances entre le noyau et le cytoplasme, ainsi que l'échange de substances avec les lysosomes et la prolifération cellulaire.

Éducation, occurrence, propriétés et valeurs optimales

Comme pour toutes les autres protéines, les éléments de base des protéines G sont les acides aminés dits protéinogènes, dont 23 sont connus à ce jour. Alors que le métabolisme cellulaire est capable de synthétiser lui-même la plupart des acides aminés, les quelques acides aminés décrits comme essentiels doivent être absorbés avec de la nourriture.

L'assemblage des protéines a lieu soit à partir de zéro en enchaînant les acides aminés dans la séquence génétiquement spécifiée, soit en assemblant des fragments existants de protéines à longue chaîne partiellement démantelées. Les fragments peuvent également être constitués de peptides ou de polypeptides qui, selon la définition, sont composés de moins de 100 acides aminés. La synthèse des protéines G a lieu dans chaque cellule individuelle dans des processus complexes basés sur les segments de gène préalablement copiés dans l'ARNm, qui déterminent la séquence d'acides aminés de chaque protéine individuelle.

Parce que les protéines G dans leur diversité sont impliquées dans pratiquement tous les processus de contrôle et de régulation de chaque cellule et que la relation entre l'état activé et inactivé est très dynamique, un instantané de leur concentration ou de leur activité dans les cellules n'est pas possible et ne serait pas significatif. Le fait que toutes les protéines G du réseau effectuent un travail «normal» ne peut être évalué qu'indirectement via l'état de santé.

Maladies et troubles

Dans le cas des protéines qui sont la partie fonctionnelle ou activatrice d'une enzyme, d'une hormone ou d'autres unités fonctionnelles, il existe un risque qu'une erreur dans leur séquence d'acides aminés les fasse perdre leur fonction et que l'enzyme ou l'hormone perde une partie de son efficacité. Dans la plupart des cas de «défaut protéique», il existe un défaut génétique correspondant.

La mutation d'un segment de gène conduit à une spécification incorrecte de la séquence d'acides aminés et donc à une construction incorrecte de la protéine correspondante. Les protéines G ne sont pas épargnées par ces erreurs génétiquement déterminées dans le plan directeur. Cependant, les protéines G perdent également leur fonction si le défaut réside dans les récepteurs couplés aux protéines G.

Dans les deux cas, la capacité réduite à transduire des signaux déclenche une certaine maladie ou contribue à son développement. Les maladies associées à une fonction altérée des protéines G sont, par exemple, la pseudohypoparathyroïdie, l'acromégalie, l'adénome thyroïdien hyperfonctionnel, les tumeurs des ovaires et quelques autres.