proteína natural expresada nos conos e bastóns da retina de vertebrados From Wikipedia, the free encyclopedia
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.
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.
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]
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]
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]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
