Transducin - Transducin
Transducina (G t ) este o proteină exprimată în mod natural în tije și conuri ale retinei vertebratelor și este foarte importantă în fototransducția vertebratelor . Este un tip de proteină G heterotrimerică cu diferite subunități α în fotoreceptori cu tijă și con.
Lumina duce la modificări conformaționale în rodopsină , ceea ce duce la activarea transducinei. Transducin activează fosfodiesteraza , ceea ce duce la descompunerea cGMP. Intensitatea răspunsului blițului este direct proporțională cu numărul transducinei activate.
Funcția în fototransducție
Transducinei este activat de metarhodopsin II , o schimbare conformațională în rodopsinei cauzată de absorbția unui foton prin fragmentul rodopsinei retinian . Lumina provoacă izomerizarea retinei de la 11-cis la all-trans. Izomerizarea determină o modificare a opsinei pentru a deveni metarhodopsină II. Când metarhodopsina activează transducina, difosfatul de guanozină (PIB) legat de subunitatea α (T α ) este schimbat cu trifosfatul de guanozină (GTP) din citoplasmă. Subunitatea α se disociază de subunitățile βγ (T βγ .) Subunitatea α transducină activată activează fosfodiesteraza cGMP. cGMP fosfodiesterază descompune cGMP, un al doilea mesager intracelular care deschide canale cationice cu cGMP. Fosfodiesteraza hidrolizează cGMP la 5'-GMP. Scăderea concentrației cGMP duce la deschiderea scăzută a canalelor cationice și, ulterior, la hiperpolarizarea potențialului membranei .
Transducina este dezactivată atunci când GTP legat de subunitatea α este hidrolizat la PIB. Acest proces este accelerat de un complex care conține o proteină RGS ( Regulator of G-protein signaling ) -proteină și subunitatea gamma a efectorului, fosfodiesterază GMP ciclică.
Mecanism de activare
Subunitatea T α a transducinei conține trei domenii funcționale: unul pentru interacțiunea rodopsină / T βγ , unul pentru legarea GTP și ultimul pentru activarea fosfodiesterazei cGMP.
Deși focalizarea pentru fototransducție este pe T α , T βγ este crucială pentru rodopsină să se lege de transducină. Domeniul de legare rodopsină / T βγ conține terminalul amino și carboxil al T α . Terminalul amino este locul de interacțiune pentru rodopsină, în timp ce terminalul carboxil este cel pentru legarea T βγ . Terminalul amino poate fi ancorat sau în imediata apropiere de terminalul carboxil pentru activarea moleculei transducinei de către rodopsină.
Interacțiunea cu rodopsina fotolizată deschide site-ul de legare GTP pentru a permite schimbul rapid de PIB pentru GTP. Situl de legare este în conformație închisă în absența rodopsinei fotolizate. În mod normal, în conformația închisă, o helix α situată în apropierea locului de legare se află într-o poziție care împiedică schimbul GTP / PIB. O schimbare conformațională a T α de rodopsină fotolizată determină înclinarea elicei, deschizând site-ul de legare GTP.
Odată ce GTP a fost schimbat pentru PIB, complexul GTP-T α suferă două modificări majore: disocierea de rodopsina fotolizată și subunitatea T βγ și expunerea sitului de legare la fosfodiesterază (PDE) pentru interacțiunea cu PDE latent. Modificările conformaționale inițiate în transducin prin legarea GTP sunt transmise la locul de legare PDE și determină expunerea acestuia la legarea la PDE. Modificările conformaționale induse de GTP ar putea perturba și situsul de legare a rodopsinei / T βγ și ar duce la disocierea de complexul GTP-T α .
T βγ complexe
O ipoteză de bază pentru proteinele G este că subunitățile α, β și γ sunt prezente în aceeași concentrație. Cu toate acestea, există dovezi că există mai multe T β și T γ decât T α în segmentele exterioare ale tijei (ROS). S-a ajuns la concluzia că excesul T β și T γ plutesc liber în jurul ROS, deși nu poate fi asociat cu T α la un moment dat. O posibilă explicație pentru excesul de T βγ este disponibilitatea crescută pentru ca T α să se re-legeze. Deoarece T βγ este crucială pentru legarea transducinei, reabilitarea conformației heterotrimerice ar putea duce la legarea mai rapidă la o altă moleculă GTP și, prin urmare, la fototransducție mai rapidă.
Deși T βγ a fost menționat a fi crucial pentru legarea T α de rodopsină, există, de asemenea, dovezi că T βγ poate avea un rol crucial, posibil direct în schimbul de nucleotide decât se credea anterior. S-a descoperit că rodopsina provoacă în mod specific un comutator conformațional în terminalul carboxil al subunității T γ . Această modificare reglează în cele din urmă schimbul de nucleotide alosterice pe T α . Acest domeniu ar putea servi ca o zonă majoră pentru interacțiunile cu rodopsina și pentru rodopsina pentru a regla schimbul de nucleotide pe T α . Activarea transducinei proteinei G de către rodopsină sa considerat că va avea loc prin mecanismul pârghiei. Legarea rodopsinei determină formarea helixului la terminalul carboxil de pe T γ și aduce carboxilul T γ și T α . Terminalele carboxil mai apropiate pentru a facilita schimbul de nucleotide.
Mutațiile din acest domeniu elimină interacțiunea rodopsină-transducină. Acest comutator conformațional din T γ poate fi conservat în familia subunității proteinei G γ.
Interacțiune cu cGMP fosfodiesterază și dezactivare
Activarea transducinei duce în cele din urmă la stimularea moleculei efectoare biologice cGMP fosfodiesterază, un oligomer cu α, β și două subunități γ inhibitoare. Subunitățile α și β sunt subunitățile cu greutate moleculară mai mare și alcătuiesc partea catalitică a PDE.
În sistemul de fototransducție, T α legat de GTP se leagă de subunitatea γ a PDE. Există două mecanisme propuse pentru activarea PDE. Primul propune ca legătura GTP-T α să elibereze subunitatea PDE γ de la subunitățile catalitice pentru a activa hidroliza. Al doilea mecanism mai probabil propune că legarea determină o deplasare a poziției subunității γ, permițând o mai bună accesibilitate a subunității catalitice pentru hidroliza cGMP. Activitatea GTPază a T α hidrolizează GTP la PIB și modifică conformația subunității T α , crescând afinitatea sa de a se lega de subunitățile α și β de pe PDE. Legarea T α de aceste subunități mai mari are ca rezultat o altă schimbare conformațională a PDE și inhibă capacitatea de hidroliză a subunității catalitice. Acest site de legare de pe subunitatea moleculară mai mare poate fi imediat adiacent situsului de legare T α de pe subunitatea γ.
Deși mecanismul tradițional implică activarea PDE de către T α legat de GTP , s- a demonstrat că T α legat de PIB are capacitatea de a activa PDE. Experimentele de activare PDE pe întuneric (fără prezența GTP) arată o activare PDE mică, dar reproductibilă. Acest lucru poate fi explicat prin activarea PDE prin T α liber legat de PIB . Cu toate acestea, afinitatea subunității PDE γ pentru T α legată de PIB pare să fie de aproximativ 100 de ori mai mică decât pentru T α legată de GTP . Mecanismul prin care T α legat de PIB activează PDE rămâne necunoscut, totuși, se speculează că este similar activării PDE de către T α legat de GTP .
Pentru a preveni activarea PDE în întuneric, concentrația T α legată de PIB ar trebui menținută la un nivel minim. Această sarcină pare să cadă la T βγ pentru a menține legat T α legat de PIB sub formă de holotransducină.
Pentru dezactivare, hidroliza GTP legată de T α este necesară pentru dezactivarea T α și returnarea transducinei la baza sa de la. Cu toate acestea, hidroliza simplă a GTP nu poate fi neapărat suficientă pentru a dezactiva PDE. T βγ intră din nou în joc aici cu un rol important în dezactivarea PDE. Adăugarea de T βγ facilitează inhibarea fragmentului catalitic PDE deoarece se leagă de complexul T α -GTP. Forma reasociată a transducinei nu mai poate să se lege de PDE. Acest lucru eliberează PDE de a se recupla la rodopsina fotolizată și a readuce PDE la starea inițială pentru a aștepta activarea de către un alt T α legat de GTP .
Genele
Referințe
linkuri externe
- Transducin la Biblioteca Națională de Medicină din SUA Titlurile subiectului medical (MeSH)
