Receptor sprzężony z białkiem G - G protein-coupled receptor

GPCR
Beta-2-adrenergiczny-receptor.png
Ludzki receptor beta-2 adrenergiczny w kompleksie z częściowym odwrotnym agonistą karazololem .
Identyfikatory
Symbol 7tm_1
Pfam PF00001
InterPro IPR000276
PROSITE PDOC00210
TCDB 9.A.14
Nadrodzina OPM 6
Białko OPM 1gzm
CDD cd14964
Siedmiotransbłonowa struktura α-helisy rodopsyny bydlęcej

Receptorów sprzężonych z białkiem G ( GPCR ), znany również jako siedmioletnim (przepustem) receptory domeny helikalnymi , receptory 7TM , receptory heptahelical , receptory wężowych i G receptory związane z białkiem ( GPLR ), stanowią dużą grupę ewolucyjnie pokrewnych białek które są receptorami na powierzchni komórki, które wykrywają cząsteczki na zewnątrz komórki i aktywują odpowiedzi komórkowe. W połączeniu z białkami G , nazywane są receptorami siedmiotransbłonowymi, ponieważ przechodzą przez błonę komórkową siedem razy. Ligandy mogą wiązać się z zewnątrzkomórkowym N-końcem i pętlami (np. receptory glutaminianu) lub z miejscem wiązania w helisach transbłonowych (rodzina rodopsynopodobna). Wszystkie są aktywowane przez agonistów, chociaż można również zaobserwować spontaniczną autoaktywację pustego receptora.

Receptory sprzężone z białkiem G znajdują się tylko u eukariontów , w tym drożdży , wiciowców choanoflagellate i zwierząt. Te ligandy , które wiążą się i aktywują receptory te obejmują związki światłoczułe, zapachy , feromony , hormony i neuroprzekaźniki , i różnią się wielkością od drobnych cząsteczek peptydów do dużych białek . Receptory sprzężone z białkiem G biorą udział w wielu chorobach.

Istnieją dwa główne szlaki transdukcji sygnału obejmujące receptory sprzężone z białkiem G:

Gdy ligand wiąże się z GPCR, powoduje zmianę konformacyjną w GPCR, co pozwala mu działać jako czynnik wymiany nukleotydów guaninowych (GEF). GPCR może następnie aktywować powiązane białko G poprzez wymianę GDP związanego z białkiem G na GTP . Białkiem G jest α podjednostki, wraz ze związanym GTP, można następnie oddzielić od p i y podjednostek dalszego wpływu na wewnątrzkomórkowe białka sygnałowe lub kierujące funkcjonalnych białek bezpośrednio w zależności od rodzaju α podjednostki ( G aS , G αi / O , G αq / 11 , G α12/13 ).

GPCR są ważnym celem leków, a około 34% wszystkich leków zatwierdzonych przez Food and Drug Administration (FDA) jest skierowanych do 108 członków tej rodziny. Szacuje się, że globalna wielkość sprzedaży tych leków na rok 2018 wyniesie 180 miliardów USD. Szacuje się, że GPCR są celem dla około 50% leków znajdujących się obecnie na rynku, głównie ze względu na ich zaangażowanie w ścieżki sygnałowe związane z wieloma chorobami, m.in. psychiczne, metaboliczne, w tym zaburzenia endokrynologiczne, immunologiczne, w tym infekcje wirusowe, zaburzenia sercowo-naczyniowe, zapalne, zaburzenia zmysłów i nowotwory. Odkryty dawno temu związek między GPCRs a wieloma substancjami endogennymi i egzogennymi, skutkujący m.in. analgezją, to kolejna dynamicznie rozwijająca się dziedzina badań farmaceutycznych.

Historia i znaczenie

Wraz z określeniem pierwszej struktury kompleksu między receptorem sprzężonym z białkiem G (GPCR) a trimerem białka G (Gαβγ) w 2011 roku otworzył się nowy rozdział badań GPCR dla badań strukturalnych globalnych przełączników z więcej niż jednym białkiem jest przedmiotem dochodzenia. Poprzednie przełomy dotyczyły określenia struktury krystalicznej pierwszego GPCR, rodopsyny , w 2000 r. i struktury krystalicznej pierwszego GPCR z dyfuzyjnym ligandem (β 2 AR) w 2007 r. Jak siedem transbłonowych helis GPCR jest ułożonych w jedną wiązkę podejrzewano na podstawie modelu żabiej rodopsyny o niskiej rozdzielczości z badań mikroskopii krioelektronowej dwuwymiarowych kryształów. Struktura krystaliczna rodopsyny, która pojawiła się trzy lata później, nie była zaskoczeniem, poza obecnością dodatkowej helisy cytoplazmatycznej H8 i precyzyjnej lokalizacji pętli pokrywającej miejsce wiązania siatkówki. Dostarczył jednak rusztowania, które miało być uniwersalnym szablonem do modelowania homologii i projektowania leków dla innych GPCR – koncepcja, która okazała się zbyt optymistyczna.

Siedem lat później, krystalizacja β 2 -adrenergiczny receptor (β 2 AR) z ligandem dyfuzyjnego przyniósł zaskakujące rezultaty ponieważ wykazały całkiem inny kształt receptora zewnątrzkomórkowego stronie niż rodopsyny. Ten obszar jest ważny, ponieważ odpowiada za wiązanie ligandów i jest celem wielu leków. Co więcej, miejsce wiązania ligandu było znacznie bardziej przestronne niż w strukturze rodopsyny i było otwarte na zewnątrz. W innych receptorach, które wykrystalizowały wkrótce potem, strona wiążąca była jeszcze łatwiej dostępna dla ligandu. Nowe struktury uzupełnione badaniami biochemicznymi ujawniły mechanizmy działania przełączników molekularnych, które modulują strukturę receptora prowadząc do stanów aktywacji dla agonistów lub do stanów całkowitej lub częściowej inaktywacji dla agonistów odwrotnych.

W 2012 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznano Brian Kobilka i Robert Lefkowitz za ich pracę, która była „zasadnicze znaczenie dla zrozumienia sposobu funkcjonowania receptorów sprzężonych z białkiem G”. Przyznano co najmniej siedem innych Nagród Nobla za niektóre aspekty sygnalizacji, w której pośredniczy białko G. Od 2012 roku dwa z dziesięciu najlepiej sprzedających się leków na świecie ( Advair Diskus i Abilify ) działają poprzez celowanie w receptory sprzężone z białkiem G.

Klasyfikacja

Schemat klasyfikacji GPCRs w 2006 roku. Od tego czasu znaleziono więcej genów. Klasa A (podobny do rodopsyny), Klasa B (podobny do sekretyny), Klasa C (podobny do receptora glutaminianowego), Inne (adhezja (33), kędzierzawy (11), smak typu 2 (25), niesklasyfikowany (23)) .

Dokładna wielkość nadrodziny GPCR jest nieznana, ale przewiduje się , że co najmniej 831 różnych ludzkich genów (lub około 4% całego genomu kodującego białka) koduje je na podstawie analizy sekwencji genomu . Chociaż zaproponowano wiele schematów klasyfikacji, nadrodzina została klasycznie podzielona na trzy główne klasy (A, B i C) bez wykrywalnej homologii sekwencji wspólnych między klasami.

Zdecydowanie największą klasą jest klasa A, która stanowi prawie 85% genów GPCR. Przewiduje się, że spośród GPCR klasy A ponad połowa koduje receptory węchowe , podczas gdy pozostałe receptory są ligandami znanych związków endogennych lub są klasyfikowane jako receptory sieroce . Pomimo braku homologii sekwencji między klasami, wszystkie GPCR mają wspólną strukturę i mechanizm transdukcji sygnału . Bardzo duża grupa rodopsyny A została dalej podzielona na 19 podgrup ( A1-A19 ).

Zgodnie z klasycznym systemem AF, GPCR można podzielić na 6 klas na podstawie homologii sekwencji i podobieństwa funkcjonalnego:

Ostatnio, alternatywny system klasyfikacji zwanej Grafs ( glutaminianu , rodopsyny , adhezyjne , Frizzled / Taste2 , sekretyna ) zaproponowano GPCR kręgowych. Odpowiadają klasycznym klasom C, A, B2, F i B.

Wczesne badania oparte na dostępnej sekwencji DNA sugerują, że ludzki genom koduje około 750 receptorów sprzężonych z białkami G, z których około 350 wykrywa hormony, czynniki wzrostu i inne endogenne ligandy. Około 150 GPCR znalezionych w ludzkim genomie ma nieznane funkcje.

Niektóre serwery sieciowe i bioinformatyczne metody przewidywania zostały wykorzystane do przewidywania klasyfikacji GPCR na podstawie samej ich sekwencji aminokwasowej, za pomocą podejścia do składu pseudoaminokwasów.

Role fizjologiczne

GPCR są zaangażowane w wiele różnych procesów fizjologicznych. Niektóre przykłady ich ról fizjologicznych obejmują:

  1. Zmysł wzrokowy: opsyny wykorzystują reakcję fotoizomeryzacji do tłumaczenia promieniowania elektromagnetycznego na sygnały komórkowe. Na przykład rodopsyna wykorzystuje w tym celu konwersję 11-cis- retinalu do all-trans- retinalu .
  2. Zmysł smakowy (smak): GPCR w komórkach smakowych pośredniczą w uwalnianiu gustducyny w odpowiedzi na substancje o gorzkim, umami i słodkim smaku.
  3. Zmysł węchu: Receptory nabłonka węchowego wiążą substancje zapachowe (receptory węchowe) i feromony (receptory lemieszowe)
  4. Regulacja behawioralna i nastroju: Receptory w mózgu ssaków wiążą kilka różnych neuroprzekaźników , w tym serotoninę , dopaminę , histaminę , GABA i glutaminian
  5. Regulacja aktywności układu odpornościowego i stanu zapalnego : receptory chemokin wiążą ligandy pośredniczące w komunikacji międzykomórkowej między komórkami układu odpornościowego; receptory, takie jak receptory histaminowe, wiążą mediatory zapalne i angażują typy komórek docelowych w odpowiedzi zapalnej . GPCR są również zaangażowane w modulację immunologiczną, np. regulację indukcji interleukin lub tłumienie odpowiedzi immunologicznych indukowanych przez TLR z limfocytów T.
  6. Autonomiczna transmisja układu nerwowego: Zarówno współczulny, jak i przywspółczulny układ nerwowy są regulowane przez ścieżki GPCR, odpowiedzialne za kontrolę wielu automatycznych funkcji organizmu, takich jak ciśnienie krwi, tętno i procesy trawienne
  7. Wykrywanie gęstości komórek: nowa rola GPCR w regulowaniu wykrywania gęstości komórek.
  8. Modulacja homeostazy (np. bilans wodny).
  9. Uczestniczy we wzroście i przerzutach niektórych typów nowotworów .
  10. Stosowany w układzie hormonalnym do hormonów peptydowych i pochodnych aminokwasów, które wiążą się z GCPR na błonie komórkowej komórki docelowej. To aktywuje cAMP, który z kolei aktywuje kilka kinaz, umożliwiając odpowiedź komórkową, taką jak transkrypcja.

Struktura receptora

GPCR są integralnymi białkami błonowymi, które posiadają siedem domen obejmujących błonę lub helisy transbłonowe . Pozakomórkowe części receptora mogą być glikozylowane . Te zewnątrzkomórkowe pętle zawierają również dwie wysoce konserwatywne reszty cysteinowe , które tworzą wiązania dwusiarczkowe w celu stabilizacji struktury receptora. Niektóre siedmiotransbłonowe białka helisy ( rodopsyna kanałowa ), które przypominają GPCR, mogą zawierać kanały jonowe w swoim białku.

W 2000 roku rozwiązano pierwszą strukturę krystaliczną GPCR ssaków, rodopsyny bydlęcej ( 1F88 ​). W 2007 roku, pierwsza struktura ludzkiego GPCR został rozwiązany to Ludzki β 2 receptorem GPCR struktura okazały się bardzo podobnie do bydlęcej rodopsyny. Określono również struktury aktywowanych lub związanych z agonistą GPCR. Struktury te wskazują, w jaki sposób wiązanie liganda po zewnątrzkomórkowej stronie receptora prowadzi do zmian konformacyjnych po cytoplazmatycznej stronie receptora. Największą zmianą jest ruch na zewnątrz cytoplazmatycznej części 5. i 6. transbłonowej helisy (TM5 i TM6). Struktura aktywowanego beta-2 adrenergicznego receptora w kompleks z G s potwierdziła, że wiąże Gα do jamy utworzonej przez ten ruch.

GPCR wykazują podobną strukturę do niektórych innych białek z siedmioma domenami transbłonowymi , takich jak rodopsyny drobnoustrojów i receptory adiponektyny 1 i 2 ( ADIPOR1 i ADIPOR2 ). Jednak te 7TMH (helisy 7-transbłonowych) receptory i kanały nie kojarzą z białkami G . Ponadto ADIPOR1 i ADIPOR2 są zorientowane przeciwnie do GPCR w błonie (tj. GPCR zwykle mają zewnątrzkomórkowy N-koniec , cytoplazmatyczny C-koniec , podczas gdy ADIPOR są odwrócone).

Relacje struktura-funkcja

Dwuwymiarowy schemat generycznego GPCR ustawionego w Tratwie Lipidowej. Kliknij obraz, aby uzyskać wyższą rozdzielczość, aby zobaczyć szczegóły dotyczące lokalizacji ważnych struktur.

Pod względem struktury, GPCR charakteryzują się zewnątrzkomórkowym N-końcem , po którym następuje siedem transbłonowych (7-TM) α-helis (TM-1 do TM-7) połączonych trzema wewnątrzkomórkowymi (IL-1 do IL-3) i trzy zewnątrzkomórkowe pętle (EL-1 do EL-3) i wreszcie wewnątrzkomórkowy C-koniec . GPCR układa się w trzeciorzędową strukturę przypominającą beczkę, z siedmioma helisami transbłonowymi tworzącymi wnękę w błonie plazmatycznej, która obsługuje domenę wiążącą ligand, która często jest pokryta EL-2. Ligandy mogą jednak również wiązać się gdzie indziej, jak ma to miejsce w przypadku ligandów o większej objętości (np. białek lub dużych peptydów ), które zamiast tego oddziałują z pętlami zewnątrzkomórkowymi lub, jak ilustrują metabotropowe receptory glutaminianu klasy C (mGluR), N- ogon końcowy. GPCR klasy C wyróżniają się dużym ogonem N-końcowym, który zawiera również domenę wiążącą ligand. Po związaniu glutaminianu z mGluR, ogon N-końcowy ulega zmianie konformacyjnej, która prowadzi do jego interakcji z resztami pętli zewnątrzkomórkowych i domen TM. Ostatecznym efektem wszystkich trzech typów aktywacji indukowanej przez agonistę jest zmiana względnych orientacji helis TM (podobna do ruchu skręcającego) prowadząca do szerszej powierzchni wewnątrzkomórkowej i „odsłaniania” resztek helis wewnątrzkomórkowych i domen TM kluczowych do funkcji transdukcji sygnału (tj. sprzężenia białka G). Odwrotni agoniści i antagoniści mogą również wiązać się z wieloma różnymi miejscami, ale ostatecznym efektem musi być zapobieganie tej reorientacji helisy TM.

Struktura N- i C-końcowych ogonów GPCR może również pełnić ważne funkcje poza wiązaniem liganda. Przykładowo C-koniec M 3 muskarynowych receptorów jest wystarczająca i wielozasadowe sześciu aminokwasów (KKKRRK) domenę na końcu C jest niezbędne do jej montażu wstępnego w g Q białek. W szczególności, C-koniec często zawiera serynę (Ser) lub treoniny (Thr) pozostałości, po fosforylacji , zwiększają powinowactwo wewnątrzkomórkowego powierzchni do wiązania białka zwane rusztowania p- arrestins (β-ARR). Po związaniu β-arrestyny ​​zarówno sterycznie zapobiegają sprzęganiu białek G, jak i mogą rekrutować inne białka, prowadząc do tworzenia kompleksów sygnałowych zaangażowanych w aktywację szlaku kinazy regulowanej sygnałami pozakomórkowymi ( ERK ) lub endocytozę receptora (internalizacja). Ponieważ fosforylacja tych reszt Ser i Thr często zachodzi w wyniku aktywacji GPCR, rozprzęganie białka G za pośrednictwem β-arr i internalizacja GPCR są ważnymi mechanizmami odczulania . Ponadto istnieją zinternalizowane „megakompleksy” składające się z pojedynczego GPCR, β-arr (w konformacji ogona) i heterotrimerycznego białka G i mogą odpowiadać za sygnalizację białkową z endosomów.

Ostatnim wspólnym motywem strukturalnym wśród GPCR jest palmitoilacja jednego lub więcej miejsc ogona C-końcowego lub pętli wewnątrzkomórkowych. Palmitoilacja jest kowalencyjną modyfikacją reszt cysteiny (Cys) poprzez dodanie hydrofobowych grup acylowych i ma wpływ na ukierunkowanie receptora na bogate w cholesterol i sfingolipidy mikrodomeny błony plazmatycznej zwane raftami lipidowymi . Ponieważ wiele dalszych cząsteczek przetworników i efektorów GPCR (w tym tych zaangażowanych w szlaki negatywnego sprzężenia zwrotnego ) jest również ukierunkowanych na tratwy lipidowe, ma to wpływ na ułatwienie szybkiej sygnalizacji receptora.

GPCR reagują na sygnały zewnątrzkomórkowe, w których pośredniczy ogromna różnorodność agonistów, od białek przez aminy biogenne po protony , ale wszystkie przekazują ten sygnał poprzez mechanizm sprzęgania białek G. Jest to możliwe dzięki domenie czynnika wymiany guanina- nukleotyd ( GEF ) utworzonej głównie przez połączenie IL-2 i IL-3 wraz z przyległymi resztami powiązanych helis TM.

Mechanizm

Komiks przedstawiający podstawową koncepcję aktywacji konformacyjnej GPCR. Wiązanie liganda rozrywa blokadę jonową między motywem E/DRY TM-3 a resztami kwasowymi TM-6. W rezultacie GPCR reorganizuje się, aby umożliwić aktywację białek G-alfa. Perspektywa boczna to widok z góry iz boku GPCR, który jest osadzony w błonie plazmatycznej (lipidy błonowe zostały pominięte dla przejrzystości). Perspektywa wewnątrzkomórkowa przedstawia widok z góry na błonę plazmatyczną z wnętrza komórki.

Receptor sprzężony z białkiem G jest aktywowany przez sygnał zewnętrzny w postaci liganda lub innego mediatora sygnału. Powoduje to zmianę konformacyjną receptora, powodując aktywację białka G . Dalszy efekt zależy od rodzaju białka G. Białka G są następnie inaktywowane przez białka aktywujące GTPazę, znane jako białka RGS .

Wiązanie liganda

GPCR obejmują jeden lub więcej receptorów dla następujących ligandów: mediatory sygnałów czuciowych (np. cząsteczki stymulujące światło i węch ); adenozyny , bombezyna , bradykininy , endoteliny , kwas γ-aminomasłowy ( GABA ), czynnika wzrostu hepatocytów ( HGF ), melanokortyny , neuropeptyd Y , opioidowe peptydy opsins , somatostatyny , GH , tachykininy , członkowie wazoaktywnego jelitowego peptydu rodziny i wazopresyny ; aminy biogenne (np. dopamina , epinefryna , norepinefryna , histamina , serotonina i melatonina ); glutaminian ( efekt metabotropowy ); glukagon ; acetylocholina ( efekt muskarynowy ); chemokiny ; lipidowe mediatory zapalenia (np. prostaglandyny , prostanoidy , czynnik aktywujący płytki krwi i leukotrieny ); Peptyd hormony (na przykład kalcytonina , C5a anafilatoksyny , hormon folikulotropowy [ FSH ], hormon uwalniający gonadotropinę [ GnRH ] neurokininy , hormon uwalniający tyreotropinę [ TRH ] i oksytocyna ); i endokannabinoidy .

GPCR, które działają jako receptory bodźców, które nie zostały jeszcze zidentyfikowane, są znane jako receptory sieroce .

Jednak w innych badanych typach receptorów, w których ligandy wiążą się zewnętrznie z błoną, ligandy GPCR zazwyczaj wiążą się w domenie transbłonowej. Jednak receptory aktywowane proteazą są aktywowane przez odcięcie części ich domeny zewnątrzkomórkowej.

Zmiana konformacyjna

Struktura krystaliczna aktywowanego beta-2-adrenergicznego w kompleksie z G s ( PDB wejściowej 3SN6 ). Receptor ma kolor czerwony, Gα zielony, Gβ cyjan i Gγ żółty. C-koniec Gα znajduje się we wnęce utworzonej przez ruch na zewnątrz części cytoplazmatycznych TM5 i 6.

Transdukcji sygnału przez membranę z receptorem nie jest w pełni zrozumiałe. Wiadomo, że w stanie nieaktywnym GPCR jest związany z heterotrimerycznym kompleksem białka G. Wiązanie agonisty do wyników GPCR w zmiany konformacyjne w receptorze, który jest nadawany ze związanym G a podjednostce heterotrymerycznego białka G przez dynamikę domeny białka . Aktywowana podjednostka G α wymienia GTP w miejsce GDP, co z kolei wyzwala dysocjację podjednostki G α od dimeru G βγ i receptora. Rozdzielone G α i G βγ podjednostki oddziaływać z innymi białkami wewnątrzkomórkowymi kontynuować kaskady transdukcji sygnału, gdy uwolniony GPCR jest zdolny do ponownego wiązania do innej heterotrymerycznego białka G, tworząc nowy kompleks, który można zainicjować inną cały transdukcji sygnału.

Uważa się, że cząsteczka receptora istnieje w równowadze konformacyjnej między aktywnymi i nieaktywnymi stanami biofizycznymi. Wiązanie ligandów z receptorem może przesunąć równowagę w kierunku stanów aktywnych receptorów. Istnieją trzy rodzaje ligandów: Agoniści to ligandy, które przesuwają równowagę na korzyść stanów aktywnych; odwrotni agoniści to ligandy, które przesuwają równowagę na korzyść stanów nieaktywnych; a obojętni antagoniści to ligandy, które nie wpływają na równowagę. Nie wiadomo jeszcze, jak dokładnie różnią się od siebie stany aktywne i nieaktywne.

Cykl aktywacji/dezaktywacji białka G

Karykatura przedstawiająca cykl aktywacji/dezaktywacji heterotrimerycznego białka G w kontekście sygnalizacji GPCR
Zobacz też: Białko G

Kiedy receptor jest nieaktywny, GEF domena może być również związany z nieaktywnej podjednostki z heterotrymerycznego białka G . Te „białka G” są trimery a, p, i y podjednostek (znany jako Gα, Gβ i Gγ, odpowiednio), który jest dezaktywowany, gdy odwracalnie wiąże się guanozynę difosforanu (GDP) (lub, alternatywnie, bez guaniny nukleotydu ), ale aktywny po związaniu z trifosforanem guanozyny (GTP). Po aktywacji receptora domena GEF z kolei allosterycznie aktywuje białko G ułatwiając wymianę cząsteczki GDP na GTP w podjednostce α białka G. Komórka utrzymuje stosunek cytozolowego GTP:GDP w stosunku 10:1, dzięki czemu zapewniona jest wymiana na GTP. W tym momencie podjednostki białka G dysocjują od receptora, jak również od siebie, dając monomer Gα-GTP i ściśle oddziałujący dimer Gβγ , które mogą teraz swobodnie modulować aktywność innych białek wewnątrzkomórkowych. Stopień, w jakim mogą one dyfundować , jest jednak ograniczony ze względu na palmitoilację Gα i obecność ugrupowania izoprenoidowego, które zostało kowalencyjnie dodane do C-końca Gγ.

Ponieważ Gα ma również zdolność powolnej hydrolizy GTP→GDP , nieaktywna forma podjednostki α (Gα-GDP) jest ostatecznie regenerowana, umożliwiając w ten sposób ponowne połączenie z dimerem Gβγ w celu utworzenia „spoczynkowego” białka G, które może ponownie wiązać się z GPCR i czekaj na aktywację. Szybkość hydrolizy GTP jest często przyspieszona z powodu działania innej rodziny allosterycznych białek modulujących zwanych regulatorami sygnalizacji białka G lub białkami RGS, które są rodzajem białka aktywującego GTPazę lub GAP. W rzeczywistości wiele podstawowych białek efektorowych (np. cyklaz adenylanowych ), które ulegają aktywacji/inaktywacji po interakcji z Gα-GTP, również wykazuje aktywność GAP. Tak więc, nawet na tym wczesnym etapie procesu, sygnalizacja inicjowana przez GPCR ma zdolność do samozakończenia.

Przesłuch

Proponowane dalsze interakcje między sygnalizacją integryn a GPCR. Wykazano, że integryny podnoszą Ca2 + i fosforylują FAK, co osłabia sygnalizację GPCR.

Wykazano, że sygnały zstępujące GPCR mogą oddziaływać z sygnałami integryn , takimi jak FAK . Sygnalizacja integryn będzie fosforylować FAK, co może następnie zmniejszyć aktywność GPCR Gαs .

Sygnalizacja

Mechanizm receptora sprzężonego z białkiem G

Jeśli receptor w stanie aktywnym napotka białko G , może je aktywować. Niektóre dowody sugerują, że receptory i białka G są w rzeczywistości wstępnie sprzężone. Na przykład wiązanie białek G z receptorami wpływa na powinowactwo receptora do ligandów. Aktywowane białka G wiążą się z GTP .

Dalsza transdukcja sygnału zależy od typu białka G. Enzym cyklazy adenylowej jest przykładem białka komórkowe, które mogą być regulowane przez białko G, w tym przypadku białko G G s . Aktywność cyklazy adenylanowej jest aktywowana, gdy wiąże się z podjednostką aktywowanego białka G. Aktywacja cyklazy adenylanowej kończy się, gdy białko G powraca do stanu związanego z GDP .

Cyklazy adenylanowe (z których 9 związanych z błoną i jedna cytozolowa jest znanych u ludzi) mogą być również aktywowane lub hamowane w inny sposób (np. wiązanie Ca2+/ kalmoduliny ), które mogą modyfikować aktywność tych enzymów w sposób addytywny lub synergiczny wraz z białkami G.

Ścieżki sygnałowe aktywowane przez GPCR są ograniczone przez sekwencję pierwszorzędową i strukturę trzeciorzędową samego GPCR, ale ostatecznie zdeterminowane przez konkretną konformację stabilizowaną przez konkretny ligand , jak również dostępność cząsteczek przetwornika . Obecnie uważa się, że GPCR wykorzystują dwa podstawowe typy przetworników: białka G i β-arestyny . Ponieważ β-arr mają wysokie powinowactwo tylko do ufosforylowanej postaci większości GPCR (patrz powyżej lub poniżej), większość sygnalizacji jest ostatecznie zależna od aktywacji białka G. Jednak możliwość interakcji pozwala na wystąpienie sygnalizacji niezależnej od białka G.

Sygnalizacja zależna od białka G

Istnieją trzy główne białkiem G pośredniczą szlaki sygnalizacyjne, w których pośredniczy cztery podklasy z białkami G różnią się między sobą o homologii sekwencji ( G aS , G αi / O , G αq / 11 , a G α12 / 13 ). Każda podklasa białka G składa się z wielu białek, z których każde jest produktem wielu genów lub wariacji splicingowych, które mogą nasycać je różnicami od subtelnych do odrębnych w odniesieniu do właściwości sygnalizacyjnych, ale ogólnie wydają się rozsądnie pogrupowane w cztery klasy. Ponieważ właściwości przekazywania sygnału różnych możliwych kombinacji βγ nie wydają się radykalnie różnić od siebie, klasy te są zdefiniowane zgodnie z izoformą ich podjednostki α.

Podczas gdy większość GPCR jest w stanie aktywować więcej niż jeden podtyp Gα, wykazują one również preferencję jednego podtypu nad innym. Gdy aktywowany podtyp zależy od liganda, który jest związany z GPCR, nazywa się to selektywnością funkcjonalną (znaną również jako ruch skierowany przez agonistę lub agonizm specyficzny dla konformacji). Jednak wiązanie dowolnego pojedynczego konkretnego agonisty może również inicjować aktywację wielu różnych białek G, ponieważ może być zdolne do stabilizowania więcej niż jednej konformacji domeny GEF GPCR , nawet w trakcie pojedynczej interakcji. Ponadto konformacja, która korzystnie aktywuje jedną izoformę Gα, może aktywować inną, jeśli korzystna jest mniej dostępna. Ponadto szlaki sprzężenia zwrotnego mogą skutkować modyfikacjami receptora (np. fosforylacją), które zmieniają preferencje białka G. Niezależnie od tych różnych niuansów, preferowany partner sprzęgania GPCR jest zwykle definiowany zgodnie z białkiem G w sposób najbardziej oczywisty aktywowany przez endogenny ligand w większości warunków fizjologicznych lub eksperymentalnych .

Sygnalizacja Gα

  1. Efektorem obu szlaków Gαs i Gαi/o jest enzym cyklaza adenylanowa (CAMP) generujący cykliczny monofosforan adenozyny (cAMP) . Chociaż istnieje dziesięć różnych produktów genów AC u ssaków, każdy z subtelnymi różnicami w rozmieszczeniu lub funkcji tkanek , wszystkie katalizują konwersję cytozolowego adenozynotrifosforanu (ATP) do cAMP i wszystkie są bezpośrednio stymulowane przez białka G klasy G αs . Jednak w przeciwieństwie do tego oddziaływanie z podjednostkami Gα typu Gαi/o hamuje wytwarzanie cAMP przez AC. Zatem GPCR sprzężony z Gαs przeciwdziała działaniom GPCR sprzężonego z Gαi/o i vice versa. Poziom cytozolowego cAMP może następnie determinować aktywność różnych kanałów jonowych, jak również członków rodziny kinaz białkowych A (PKA) specyficznych dla ser/thr . Zatem cAMP jest uważany za drugi przekaźnik, a PKA za drugorzędny efektor .
  2. Efektorem szlaku G αq/11 jest fosfolipaza C-β (PLCβ), która katalizuje rozszczepienie związanego z błoną 4,5-bisfosforanu fosfatydyloinozytolu (PIP2) do drugiego przekaźnika trifosforanu inozytolu (1,4,5) (IP3 ) i diacyloglicerol (DAG). IP3 działa na receptory IP3 znajdujące się w błonie retikulum endoplazmatycznego (ER), aby wywołać uwalnianie Ca2 + z ER, podczas gdy DAG dyfunduje wzdłuż błony komórkowej, gdzie może aktywować wszelkie zlokalizowane w błonie formy drugiej kinazy ser/thr zwanej białkiem kinaza C (PKC). Ponieważ wiele izoform PKC jest również aktywowanych przez wzrost wewnątrzkomórkowego Ca2 + , oba te szlaki mogą również zbiegać się ze sobą, aby przekazywać sygnał przez ten sam efektor drugorzędowy. Podwyższony wewnątrzkomórkowy Ca2 + wiąże się również i allosterycznie aktywuje białka zwane kalmodulinami , które z kolei tozolowa mała GTPaza , Rho . Po związaniu z GTP, Rho może następnie aktywować różne białka odpowiedzialne za regulację cytoszkieletu, takie jak kinaza Rho (ROCK). Większość GPCR, które sprzęgają się z G α12/13, również sprzęgają się z innymi podklasami, często G αq/11 .

Sygnalizacja Gβγ

Powyższe opisy pominąć wpływ Gβγ -signalling, który może być również, w szczególności, w przypadku aktywacji G αi / O -coupled GPCR. Podstawowe efektory Gβγ różne kanały jonowe, takie jak G-białkiem regulowanym wewnętrznie prostujący K + kanałów (GIRKs), P / Q - i typu n, bramkowane napięciem Ca 2+ kanałów , jak również kilka izoform AC i PLC, wraz z niektórymi izoformami kinazy 3-fosfoinozytydowej (PI3K).

Sygnalizacja niezależna od białka G

Chociaż klasycznie uważa się, że działają tylko razem, GPCR mogą sygnalizować poprzez mechanizmy niezależne od białka G, a heterotrimeryczne białka G mogą odgrywać funkcjonalne role niezależne od GPCR. GPCR może sygnalizować niezależnie przez wiele białek już wspomniano ich roli w białkiem G zależy od sygnałów, takich jak beta-ARR , GRK-y oraz SRC . Wykazano, że taka sygnalizacja jest istotna fizjologicznie, na przykład sygnalizacja β-arrestyny, w której pośredniczy receptor chemokin CXCR3, była niezbędna do pełnej skuteczności chemotaksji aktywowanych komórek T. Ponadto, dalsze białka rusztowania zaangażowane w subkomórkową lokalizację GPCR (np. białka zawierające domenę PDZ ) mogą również działać jako przetworniki sygnału. Najczęściej efektor należy do rodziny MAPK .

Przykłady

Pod koniec lat 90. zaczęły gromadzić się dowody sugerujące, że niektóre GPCR są w stanie sygnalizować bez białek G. Wykazano, że kinaza białkowa aktywowana mitogenem ERK2 , kluczowy mediator transdukcji sygnału poniżej aktywacji receptora na wielu szlakach, jest aktywowana w odpowiedzi na aktywację receptora za pośrednictwem cAMP w śluzówce D. discoideum pomimo braku związanego z nią białka G podjednostki α i β.

W komórkach ssaków znacznie zbadane β 2 adrenergicznego wykazano do aktywacji szlaku ERK2 po arestyną pośredniczy rozprzęgnięcie białkiem G pośredniczy sygnalizacji. Dlatego wydaje się prawdopodobne, że niektóre mechanizmy, które wcześniej uważano za związane wyłącznie z odczulaniem receptorów, są w rzeczywistości przykładami receptorów przełączających ich ścieżkę sygnalizacyjną, a nie po prostu wyłączanych.

W komórkach nerek wykazano , że receptor bradykininy B2 oddziałuje bezpośrednio z białkową fosfatazą tyrozynową. Obecność sekwencji ITIM z fosforylowaną tyrozyną (immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif) w receptorze B2 jest niezbędna do pośredniczenia w tej interakcji, a następnie w działaniu antyproliferacyjnym bradykininy.

Niezależna od GPCR sygnalizacja przez heterotrimeryczne białka G

Chociaż jest to stosunkowo niedojrzały obszar badań, wydaje się, że heterotrimeryczne białka G mogą również brać udział w sygnalizacji innej niż GPCR. Istnieją dowody na rolę przetworników sygnałowych w prawie wszystkich innych typach sygnalizacji za pośrednictwem receptorów, w tym integrynach , receptorowych kinazach tyrozynowych (RTK), receptorach cytokin (jak /STAT ), a także modulacji różnych innych białek „dodatkowych”, takich jak GEF , inhibitory dysocjacji guaninowo-nukleotydowej (GDI) i fosfatazy białkowe . Mogą nawet istnieć specyficzne białka z tych klas, których podstawową funkcją jest część szlaków niezależnych od GPCR, zwanych aktywatorami sygnalizacji białka G (AGS). Zarówno wszechobecność tych oddziaływań, jak i znaczenie podjednostek Gα vs Gβγ w tych procesach są nadal niejasne.

Szczegóły ścieżek cAMP i PIP2

Aktywacyjny wpływ cAMP na kinazę białkową A
Wpływ Rs i Gs na szlak sygnałowy cAMP
Wpływ Ri i Gi na szlak sygnałowy cAMP

Istnieją dwa główne szlaki przekazywania sygnału obejmujące receptory związane z białkiem G : szlak sygnałowy cAMP i szlak sygnałowy fosfatydyloinozytolu .

ścieżka sygnału cAMP

Główny artykuł: ścieżka zależna od cAMP

Transdukcja sygnału cAMP zawiera 5 głównych cech: receptor hormonu stymulującego (Rs) lub receptor hormonu hamującego (Ri); stymulujące regulujące białko G (Gs) lub hamujące regulujące białko G (Gi); cyklaza adenylylowa ; kinaza białkowa A (PKA); i fosfodiesteraza cAMP .

Receptor hormonu stymulującego (Rs) to receptor, który może wiązać się z cząsteczkami sygnału stymulującego, podczas gdy receptor hormonu hamującego (Ri) jest receptorem, który może wiązać się z cząsteczkami sygnału hamującego.

Stymulujące regulujące białko G jest białkiem G połączonym z receptorem hormonu stymulującego (R), a jego podjednostka α po aktywacji może stymulować aktywność enzymu lub inny metabolizm wewnątrzkomórkowy. Przeciwnie, hamujące regulujące białko G jest połączone z hamującym receptorem hormonu, a jego podjednostka a po aktywacji może hamować aktywność enzymu lub inny metabolizm wewnątrzkomórkowy.

Cyklaza adenylylowa jest 12-transbłonową glikoproteiną, która katalizuje ATP do tworzenia cAMP za pomocą kofaktora Mg 2+ lub Mn 2+ . Wytworzony cAMP jest drugim przekaźnikiem w metabolizmie komórkowym i jest allosterycznym aktywatorem kinazy białkowej A.

Kinaza białkowa A jest ważnym enzymem w metabolizmie komórkowym ze względu na jej zdolność do regulowania metabolizmu komórkowego poprzez fosforylację określonych enzymów zaangażowanych w szlak metaboliczny. Może również regulować specyficzną ekspresję genów, sekrecję komórkową i przepuszczalność błony. Enzym białkowy zawiera dwie podjednostki katalityczne i dwie podjednostki regulacyjne. Gdy nie ma cAMP, kompleks jest nieaktywny. Gdy cAMP wiąże się z podjednostkami regulatorowymi, ich konformacja ulega zmianie, powodując dysocjację podjednostek regulatorowych, co aktywuje kinazę białkową A i umożliwia dalsze efekty biologiczne.

Sygnały te mogą być następnie zakończone przez fosfodiesterazę cAMP, która jest enzymem rozkładającym cAMP do 5'-AMP i inaktywującym kinazę białkową A.

Szlak sygnałowy fosfatydyloinozytolu

Główny artykuł: ścieżka IP3/DAG

W szlaku sygnałowym fosfatydyloinozytolu zewnątrzkomórkowa cząsteczka sygnałowa wiąże się z receptorem białka G ( Gq ) na powierzchni komórki i aktywuje fosfolipazę C , która znajduje się na błonie komórkowej . Te lipazy hydrolizuje fosfatydyloinozytol 4,5-bisfosforan (PIP2) na dwie wtórne przekaźniki: 1,4,5-trisfosoran (IP3) i diacylogliceryny (DAG). IP3 wiąże się z receptorem IP3 w błonie gładkiej retikulum endoplazmatycznego i mitochondriach, otwierając kanały Ca2 + . DAG pomaga aktywować kinazę białkową C (PKC), która fosforyluje wiele innych białek, zmieniając ich aktywność katalityczną, prowadząc do odpowiedzi komórkowych.

Efekty Ca 2+ są również godne uwagi: współpracuje z DAG w aktywacji PKC i może aktywować szlak kinazy CaM , w którym modulowana wapniem kalmodulina białkowa (CaM) wiąże Ca 2+ , ulega zmianie konformacji i aktywuje kinazę CaM II, który ma unikalną zdolność do zwiększania powinowactwa wiązania do CaM przez autofosforylację, czyniąc CaM niedostępnym dla aktywacji innych enzymów. Kinaza następnie fosforyluje docelowe enzymy, regulując ich działanie. Te dwa szlaki sygnałowe są połączone ze sobą przez Ca2 + -CaM, który jest również podjednostką regulatorową cyklazy adenylylowej i fosfodiesterazy w szlaku sygnałowym cAMP.

Regulacja receptora

GPCR stają się odczulone po wystawieniu na ich ligand przez długi czas. Istnieją dwie uznane formy odczulania: 1) odczulanie homologiczne , w którym aktywowany GPCR jest obniżony; i 2) heterologiczne odczulanie , w którym aktywowany GPCR powoduje regulację w dół innego GPCR. Kluczową reakcją tej regulacji w dół jest fosforylacja domeny receptora wewnątrzkomórkowego (lub cytoplazmatycznego ) przez kinazy białkowe .

Fosforylacja przez kinazy białkowe zależne od cAMP

Cykliczne kinazy białkowe zależne od AMP ( kinaza białkowa A ) są aktywowane przez łańcuch sygnałowy pochodzący z białka G (które zostało aktywowane przez receptor) poprzez cyklazę adenylanową i cykliczny AMP (cAMP). W mechanizmie sprzężenia zwrotnego te aktywowane kinazy fosforylują receptor. Im dłużej receptor pozostaje aktywny, tym więcej kinaz jest aktywowanych i tym więcej receptorów jest fosforylowanych. W beta 2 adrenergicznych , to fosforylacji powoduje przełączanie sprzęgła z G ' s klasy białkiem G do G ı klasy. Zależna od cAMP fosforylacja, w której pośredniczy PKA, może powodować heterologiczne odczulanie w receptorach innych niż aktywowane.

Fosforylacja przez GRK

Te kinazy receptora sprzężonego z białkiem G (GRK-y) są kinazy białkowe, które fosforylują czynne tylko GPCR. Kinazy receptorowe sprzężone z białkiem G (GRK) są kluczowymi modulatorami sygnalizacji receptora sprzężonego z białkiem G (GPCR). Stanowią one rodzinę siedmiu białkowych kinaz serynowo-treoninowych ssaków, które fosforylują receptory związane z agonistą. Fosforylacja receptora za pośrednictwem GRK szybko inicjuje głębokie osłabienie sygnalizacji receptora i odczulanie. Aktywność GRK i celowanie subkomórkowe jest ściśle regulowane przez interakcje z domenami receptora, podjednostkami białka G, lipidami, białkami kotwiczącymi i białkami wrażliwymi na wapń.

Fosforylacja receptora może mieć dwie konsekwencje:

  1. Translokacja : Receptor wraz z częścią błony, w której jest osadzony, jest przenoszony do wnętrza komórki, gdzie jest defosforylowany w kwaśnym środowisku pęcherzyków, a następnie sprowadzany z powrotem. Mechanizm ten służy do regulowania długotrwałej ekspozycji, na przykład na hormon, poprzez umożliwienie ponownej nadwrażliwości następującej po odczulaniu. Alternatywnie, receptor może ulegać degradacji lizozomalnej lub pozostawać zinternalizowany, gdy uważa się, że uczestniczy w inicjacji zdarzeń sygnalizacyjnych, których natura zależy od lokalizacji subkomórkowej zinternalizowanego pęcherzyka.
  2. Łączenie arestyny : Fosforylowany receptor może być połączony zcząsteczkami arestyny , które uniemożliwiają mu wiązanie (i aktywację) białek G, w efekcie wyłączając go na krótki okres czasu. Mechanizm ten jest używany na przykład w przypadku rodopsyny wkomórkach siatkówki , aby skompensować ekspozycję na jasne światło. W wielu przypadkach wiązanie arestyny ​​z receptorem jest warunkiem wstępnym translokacji. Na przykład, beta-arestyną związany p 2 -adrenoreceptors pełni rolę łącznika do wiązania z klatryną i z podjednostki beta (AP2 klatryny cząsteczki łącznik); Tak więc, arestyną tutaj działa jako rusztowanie montażu elementów potrzebnych do klatryno pośredniczy endocytozy beta 2 -adrenoreceptors.

Mechanizmy zakańczania sygnału GPCR

Jak wspomniano powyżej, białka G mogą zakończyć własną aktywację ze względu na ich wewnętrzną zdolność hydrolizy GTP→GDP . Jednakże reakcja ta przebiega z małą szybkością (≈.02 razy / s), a tym samym nie będzie trwać około 50 sekund dla każdego pojedynczego białka G w celu dezaktywacji czy inne czynniki nie wchodzą w grę. Rzeczywiście, jest około 30 izoformy z RGS białek , które, gdy są związane z Gα poprzez ich domeny GAP , przyspiesza szybkość hydrolizy, ≈30 razy / sek. Ten 1500-krotny wzrost szybkości pozwala komórce reagować na sygnały zewnętrzne z dużą szybkością, a także z rozdzielczością przestrzenną ze względu na ograniczoną ilość drugiego przekaźnika, który można wygenerować i ograniczoną odległość, na jaką białko G może dyfundować w 0,03 sekundy. W przeważającej części białka RGS mają nieskomplikowaną zdolność do aktywacji białek G, podczas gdy to, które RGS jest zaangażowane w dany szlak sygnałowy, wydaje się bardziej zdeterminowane przez zaangażowaną tkankę i GPCR niż cokolwiek innego. Ponadto białka RGS mają dodatkową funkcję zwiększania szybkości wymiany GTP-GDP w GPCR (tj. jako rodzaj ko-GEF), dodatkowo przyczyniając się do rozdzielczości czasowej sygnalizacji GPCR.

Ponadto GPCR może być sam odczulony . Może się to zdarzyć jako:

  1. bezpośredni wynik zajęcia ligandu , w którym zmiana konformacji umożliwia rekrutację kinaz regulujących GPCR (GRK), które następnie fosforylują różne reszty seryny / treoniny IL-3 i C-końcowy ogon. Po fosforylacji GRK powinowactwo GPCR do β-arrestyny (β-arrestyna-1/2 w większości tkanek) jest zwiększone, w którym to momencie β-arrestyna może wiązać się i działać zarówno sterycznie utrudniając sprzężenie białka G, jak i inicjować proces od receptora internalizacji przez klatryno pośredniczy endocytozy . Ponieważ tylko receptor z ligandem jest odczulany przez ten mechanizm, nazywa się to odczulaniem homologicznym
  2. powinowactwo do β-arrestyny ​​może być zwiększone w sposób niezależny od liganda i GRK poprzez fosforylację różnych miejsc ser/thr (ale także IL-3 i C-końcowego ogona) przez PKC i PKA. Te fosforylacje są często wystarczające, aby same osłabić sprzężenie białka G.
  3. PKC/PKA może zamiast tego fosforylować GRK, co może również prowadzić do fosforylacji GPCR i wiązania β-arrestyny ​​w sposób niezależny od zajmowania. Te dwa ostatnie mechanizmy pozwalają na desensytyzację jednego GPCR z powodu aktywności innych lub desensytyzację heterologiczną . GRK-y mogą mieć domen GAP a więc może przyczyniać się inaktywacji przez nie- kinazy mechanizmów jak również. Może również wystąpić kombinacja tych mechanizmów.

Gdy β-arrestyna zostanie związana z GPCR, ulega zmianie konformacyjnej, co pozwala jej służyć jako białko rusztowania dla kompleksu adaptacyjnego zwanego AP-2 , który z kolei rekrutuje inne białko zwane klatryną . Jeśli w lokalnej klatryną obszar treninguw ten sposób wystarczająco receptory ulegają agregacji i błony pąki wewnątrz, w wyniku interakcji między cząsteczkami klatryną, w procesie zwanym opsonizacja . Kiedy jama została odcięta od błony plazmatycznej w wyniku działania dwóch innych białek, zwanych amfifizyną i dynaminą , jest teraz pęcherzykiem endocytarnym . W tym momencie, cząsteczki adapter i klatryny zostały oddzielone , a receptor albo przemycane z powrotem do błony komórkowej lub kierowane do lizosomów do degradacji .

W dowolnym momencie tego procesu β-arrestyny ​​mogą również rekrutować inne białka – takie jak niereceptorowa kinaza tyrozynowa (nRTK), c-SRC – które mogą aktywować ERK1/2 lub inną kinazę aktywowaną mitogenem (MAPK) sygnalizacja poprzez, na przykład, fosforylację małej GTPazy , Ras lub bezpośrednio rekrutować białka kaskady ERK (tj. Raf-1 , MEK , ERK-1/2), w którym to punkcie inicjowana jest sygnalizacja ze względu na ich bliskie sąsiedztwo nawzajem. Innym celem c-SRC są cząsteczki dynaminy zaangażowane w endocytozę. Dynaminy polimeryzują wokół szyi napływającego pęcherzyka, a ich fosforylacja przez c-SRC zapewnia energię niezbędną do zmiany konformacji, umożliwiając ostateczne „odcięcie” od błony.

Regulacja komórkowa GPCR

W odczulaniu receptora pośredniczy połączenie fosforylacji, wiązania β-arr i endocytozy, jak opisano powyżej. Regulacja w dół ma miejsce, gdy endocytozowany receptor jest osadzony w endosomie, który jest przemieszczany, aby połączyć się z organellą zwaną lizosomem. Ponieważ błony lizosomalne są bogate w pompy protonowe, ich wnętrza mają niskie pH (~4,8 w porównaniu z pH~7,2 cytozolu), co działa denaturując GPCR. Ponadto lizosomy zawierają wiele enzymów degradacyjnych , w tym proteazy, które mogą działać tylko przy tak niskim pH, a zatem wiązania peptydowe łączące reszty GPCR mogą zostać rozcięte. To, czy dany receptor jest kierowany do lizosomu, zatrzymywany w endosomach lub kierowany z powrotem do błony komórkowej, zależy od wielu czynników, w tym typu receptora i wielkości sygnału. W regulacji GPCR dodatkowo pośredniczą czynniki transkrypcji genów. Czynniki te mogą zwiększać lub zmniejszać transkrypcję genów, a tym samym zwiększać lub zmniejszać wytwarzanie nowych receptorów (regulacja w górę lub w dół), które przemieszczają się do błony komórkowej.

Oligomeryzacja receptora

Główny artykuł: oligomer GPCR

Oligomeryzacja receptora sprzężonego z białkiem G jest powszechnym zjawiskiem. Jednym z najlepszych przykładów, badane jest metabotropowego GABA B receptora . Ten tak zwany konstytutywnej receptora jest utworzony przez heterodimeryzację GABA B R1 i GABA B R2 podjednostek. Ekspresja GABA B R1 bez GABA B R2 w układach heterologicznych prowadzi do zatrzymania podjednostki w retikulum endoplazmatycznym . Tymczasem sama ekspresja podjednostki GABA B R2 prowadzi do powierzchniowej ekspresji podjednostki, chociaż bez aktywności funkcjonalnej (tj. receptor nie wiąże agonisty i nie może zainicjować odpowiedzi po ekspozycji na agonistę). Ekspresja dwóch podjednostek razem prowadzi do ekspresji funkcjonalnego receptora w błonie komórkowej. Wykazano, że wiązanie GABA B R2 z GABA B R1 powoduje maskowanie sygnału retencji receptorów funkcjonalnych.

Pochodzenie i zróżnicowanie nadrodziny

Transdukcja sygnału, w której pośredniczy nadrodzina GPCR, sięga początków wielokomórkowości. GPCR podobne do ssaków znajdują się w grzybach i zostały sklasyfikowane zgodnie z systemem klasyfikacji GRAFS opartym na odciskach palców GPCR. Identyfikacja członków nadrodziny w domenie eukariotycznej i porównanie motywów specyficznych dla rodziny wykazały, że nadrodzina GPCR ma wspólne pochodzenie. Charakterystyczne motywy wskazują, że trzy z pięciu rodzin GRAFS, Rhodopsyna , Adhezja i Frizzled , wyewoluowały z receptorów cAMP Dictyostelium discoideum przed rozszczepieniem się Opistokonta. Później rodzina Secretin wyewoluowała z rodziny receptorów adhezyjnych GPCR przed podziałem nicieni . Owady GPCR wydają się należeć do własnej grupy, a Smak2 jest identyfikowany jako wywodzący się z rodopsyny . Należy zauważyć, że sekretyna / Przyczepność podzielone jest na podstawie funkcji przypuszczalnej zamiast podpisu, jako klasycznego klasy B (7tm_2, Pfam PF00002 ) jest używany do identyfikacji zarówno w badaniach.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki