Transducina - Transducin
A transducina (G t ) é uma proteína expressa naturalmente em cones e bastonetes da retina de vertebrados e é muito importante na fototransdução de vertebrados . É um tipo de proteína G heterotrimérica com diferentes subunidades α em fotorreceptores de bastonetes e cones.
A luz leva a mudanças conformacionais na rodopsina , que por sua vez leva à ativação da transducina. A transducina ativa a fosfodiesterase , que resulta na degradação do cGMP. A intensidade da resposta do flash é diretamente proporcional ao número de transducina ativada.
Função em fototransdução
A transducina é ativada pela metarodopsina II , uma alteração conformacional na rodopsina causada pela absorção de um fóton pela porção retinal da rodopsina . A luz causa isomerização da retina de 11-cis para totalmente trans. A isomerização causa uma mudança na opsina para se tornar metarodopsina II. Quando a metarodopsina ativa a transducina, o difosfato de guanosina (GDP) ligado à subunidade α (T α ) é trocado por trifosfato de guanosina (GTP) do citoplasma. A subunidade α se dissocia das subunidades βγ (T βγ .) A transducina α-subunidade ativada ativa a fosfodiesterase cGMP. A fosfodiesterase do cGMP decompõe o cGMP, um segundo mensageiro intracelular que abre canais de cátions fechados pelo cGMP. A fosfodiesterase hidrolisa cGMP em 5'-GMP. A diminuição da concentração de cGMP leva à diminuição da abertura dos canais de cátions e, subsequentemente, à hiperpolarização do potencial de membrana .
A transducina é desativada quando o GTP ligado à subunidade α é hidrolisado em GDP. Este processo é acelerado por um complexo contendo uma proteína RGS ( Regulator of G-protein signaling ) e a subunidade gama do efetor, GMP Fosfodiesterase cíclica.
Mecanismo de ativação
A subunidade T α da transducina contém três domínios funcionais: um para a interação rodopsina / T βγ , um para a ligação do GTP e o último para a ativação da cGMP fosfodiesterase.
Embora o foco da fototransdução seja o T α , o T βγ é crucial para que a rodopsina se ligue à transducina. O domínio de ligação rodopsina / T βγ contém os terminais amino e carboxila do T α . O terminal amino é o local de interação para a rodopsina, enquanto o terminal carboxila é aquele para a ligação de T βγ . O terminal amino pode estar ancorado ou próximo ao terminal carboxila para ativação da molécula de transducina pela rodopsina.
A interação com a rodopsina fotolisada abre o sítio de ligação do GTP para permitir a troca rápida de GDP por GTP. O sítio de ligação está na conformação fechada na ausência de rodopsina fotolisada. Normalmente na conformação fechada, uma α-hélice localizada perto do local de ligação está em uma posição que impede a troca GTP / GDP. Uma mudança conformacional do T α pela rodopsina fotolisada causa a inclinação da hélice, abrindo o sítio de ligação do GTP.
Uma vez que o GTP foi trocado por GDP, o complexo GTP-T α sofre duas mudanças principais: dissociação da rodopsina fotolisada e da subunidade T βγ e exposição do sítio de ligação da fosfodiesterase (PDE) para interação com PDE latente. As mudanças conformacionais iniciadas na transducina pela ligação de GTP são transmitidas ao local de ligação de PDE e fazem com que seja exposto para ligação a PDE. As alterações conformacionais induzidas por GTP também podem interromper o local de ligação da rodopsina / T βγ e levar à dissociação do complexo GTP-T α .
O complexo T βγ
Uma suposição subjacente para as proteínas G é que as subunidades α, β e γ estão presentes na mesma concentração. No entanto, há evidências de que existem mais T β e T γ do que T α nos segmentos externos da haste (ROS). Concluiu-se que o excesso de T β e T γ está flutuando livremente no ROS, embora não possa ser associado ao T α em um determinado momento. Uma possível explicação para o excesso de T βγ é o aumento da disponibilidade de T α para religar. Uma vez que T βγ é crucial para a ligação da transducina, a reaquisição da conformação heterotrimérica pode levar a uma ligação mais rápida a outra molécula de GTP e, portanto, fototransdução mais rápida.
Embora T βγ tenha sido mencionado como sendo crucial para a ligação de T α à rodopsina, também há evidências de que T βγ pode ter um papel crucial, possivelmente direto na troca de nucleotídeos do que se pensava anteriormente. Verificou-se que a rodopsina causa especificamente uma mudança conformacional no terminal carboxila da subunidade T γ . Essa mudança, em última análise, regula a troca de nucleotídeos alostéricos no T α . Este domínio poderia servir como uma área principal para interações com a rodopsina e para a rodopsina regular a troca de nucleotídeos no T α . A ativação da transducina da proteína G pela rodopsina foi pensada para ocorrer pelo mecanismo de alavanca. A ligação da rodopsina causa a formação de hélice no terminal carboxila do T γ e traz o T γ carboxila e o T α . Terminais carboxílicos mais próximos uns dos outros para facilitar a troca de nucleotídeos.
As mutações neste domínio abolem a interação rodopsina-transducina. Esta mudança conformacional em T γ pode ser preservada na família de subunidades γ da proteína G.
Interação com cGMP fosfodiesterase e desativação
A ativação da transducina resulta, em última instância, na estimulação da molécula efetora biológica cGMP fosfodiesterase, um oligômero com α, β e duas subunidades γ inibidoras. As subunidades α e β são as subunidades de maior peso molecular e constituem a porção catalítica de PDE.
No sistema de fototransdução, o T α ligado a GTP liga- se à subunidade γ de PDE. Existem dois mecanismos propostos para a ativação do PDE. A primeira propõe que o T α ligado ao GTP libera a subunidade PDE γ das subunidades catalíticas para ativar a hidrólise. O segundo mecanismo mais provável propõe que a ligação causa uma mudança de posição da subunidade γ, permitindo melhor acessibilidade da subunidade catalítica para a hidrólise de cGMP. A atividade GTPase de T α hidrolisa GTP em GDP e altera a conformação da subunidade T α , aumentando sua afinidade para se ligar às subunidades α e β na PDE. A ligação de T α a essas subunidades maiores resulta em outra mudança conformacional em PDE e inibe a capacidade de hidrólise da subunidade catalítica. Este local de ligação na subunidade molecular maior pode ser imediatamente adjacente ao local de ligação T α na subunidade γ.
Embora o mecanismo tradicional envolve a activação de PDE por T-GTP ligado α , t-PIB ligado α também tem sido demonstrado que têm a capacidade de PDE activate. Experimentos de ativação de PDE no escuro (sem a presença de GTP) mostram ativação de PDE pequena, mas reproduzível. Isso pode ser explicado pela ativação de PDE por T α livre ligado ao PIB . A afinidade da subunidade γ de PDE para T α ligado a GDP , no entanto, parece ser cerca de 100 vezes menor do que para T α ligado a GTP . O mecanismo pelo qual o T α ligado ao GDP ativa o PDE permanece desconhecido, entretanto, especula-se que seja semelhante à ativação do PDE pelo T α ligado ao GTP .
A fim de evitar a ativação de PDE no escuro, a concentração de T α ligado ao GDP deve ser mantida em um mínimo. Esse trabalho parece recair sobre o T βγ para manter o T α ligado ao PIB na forma de holotransducina.
Para a desativação, a hidrólise do GTP ligado pelo T α é necessária para a desativação do T α e o retorno da transducina ao seu ponto basal. No entanto, a simples hidrólise do GTP pode não ser necessariamente suficiente para desativar o PDE. T βγ entra em jogo aqui novamente com um papel importante na desativação de PDE. A adição de T βγ facilita a inibição da porção catalítica de PDE porque se liga ao complexo T α- GTP. A forma reassociada da transducina não é mais capaz de se ligar ao PDE. Isso libera o PDE para se acoplar à rodopsina fotolisada e retornar o PDE ao seu estado inicial para aguardar a ativação por outro T α ligado a GTP .
Genes
Referências
links externos
- Transducina nos títulos de assuntos médicos da Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA (MeSH)
