*Non confundir coa proteína bacteriana G (ver Proteína G (Streptococcus)).*
Complexo beta-gamma fosducina- transducina. As subunidades beta e gamma da proteína G móstranse en azul e vermello, respectivamente.
Guanosina difosfato.Guanosina trifosfato.
As **proteínas G**, tamén chamadas **proteínas que se ligan a nucleótidos de guanosina**, son unha familia de proteínas implicada na transmisión de sinais de diferentes tipos de estímulos de fóra da célula cara ao interior da célula. As proteínas G funcionan como interruptores moleculares. As súas actividades están reguladas por factores que controlan a súa capacidade de unirse e hidrolizar a guanosina trifosfato (GTP) a guanosina difosfato (GDP). Cando se unen ao GTP, están "encendidos" (en *"on"*), e cando se unen ao GDP, están "apagados" (en *"off"*). As proteínas G pertencen a un grande grupo de proteínas chamadas GTPases.

Hai dúas clases de proteínas G. Unhas son GTPases pequenas monoméricas, mentres que as outras forman e funcionan como complexos de **proteína G heterotrimérica**. Estas últimas son complexos constituídos por subunidades *alfa* (α), *beta* (β) e *gamma* (γ). Ademais, as subunidades beta e gamma poden formar un complexo estable dímero denominado complexo beta-gamma.

As proteínas G localizadas dentro da célula son activadas polos receptores acoplados á proteína G (GPCRs) que abranguen todo o grosor da membrana. A un dominio do GPCR localizado fóra da célula únense moléculas de sinalización. Á súa vez, un dominio do GPCR intracelular activa a proteína G. A proteína G activa despois unha fervenza de eventos posteriores de sinalización que finalmente causan un cambio no funcionamento da célula. O receptor acoplado á proteína G e as proteínas G traballan xuntas na transmisión de sinais procedentes de moitas hormonas, neurotransmisores, e outros factores de sinalización. As proteínas G regulan encimas metabólicos, canais iónicos, transportadores, e outras partes da maquinaria celular, controlando a transcrición, motilidade, contractilidade, e secreción, as cales á súa vez regulan diversas funcións sistémicas como o desenvolvemento embrionario, aprendizaxe e memoria, e a homeostase.

Historia
--------

As proteínas G foron descubertas cando Alfred G. Gilman e Martin Rodbell investigaban a estimulación das células con adrenalina. Observaron que cando a adrenalina se unía ao seu receptor, o receptor non estimulaba a actividade de encimas directamente, senón que dito receptor estimulaba primeiro a unha proteína G, a cal, á súa vez, estimulaba os encimas (por exemplo á adenilato ciclase, que produce o segundo mensaxeiro AMP cíclico). Por este descubrimento estes investigadores recibiron o Premio Nobel de Medicina de 1994.

Función
-------

*Artigo principal**:* Receptor acoplado á proteína G.
As proteínas G son moléculas importantes na transdución de sinais nas células iniciada nos receptores acoplados á proteína G. "O mal funcionamento das vías de sinalización do GPCR (receptor acoplado á proteína G) está implicado en moitas doenzas, como a diabetes, cegueira, alerxias, depresión, defectos cardiovasculares, e certas formas de cancro. Estímase que un 30% das dianas dos fármacos modernos son GPCRs." 

O xenoma humano codifica uns 800  receptores acoplados á proteína G, que poden detectar, segundo os casos, fotóns (luz), hormonas, factores de crecemento, fármacos, e outros ligandos endóxenos. Aproximadamente 150 dos GPCRs que se encontraron no xenoma humano teñen funcións aínda descoñecidas.

Tipos de sinalización por proteínas G
-------------------------------------

As proteínas G poden pertencer a dúas familias de proteínas: as heterotriméricas e as GTPases pequenas. As proteínas G heterotriméricas, ás veces denominadas proteínas G "grandes", son activadas polos receptores acoplados á proteína G e están formados polas subunidades alfa (α), beta (β), e gamma (γ). O segundo tipo son as proteínas G "pequenas" (de 20-25 kDa) que pertencen á superfamilia das proteínas Ras de GTPases pequenas. Estas proteínas son monoméricas e homólogas da subunidade alfa (α) que se encontra nas heterotriméricas, e tamén se unen ao GTP e GDP e están implicadas na transdución de sinais.

### Proteínas G heterotriméricas

Hai distintos tipos de proteínas G heterotriméricas, que comparten o mesmo mecanismo de funcionamento. Son activadas en resposta a un cambio de conformación no receptor acoplado á proteína G, intercambian GDP por GTP, e disócianse para activar a outras proteínas na vía de transdución de sinais. Porén, os mecanismos específicos difiren dun tipo a outro.

#### Mecanismos comúns

Ciclo de activación da proteína G (púrpura) polo receptor acoplado á proteína G (azul claro) que recibe un ligando (vermello).
As proteínas G activadas por receptor están unidas ao lado interno da membrana plasmática. Constan da subunidade Gα e as subunidades estreitamente asociadas Gβγ. Hai moitas clases de subunidades Gα, como son, por exemplo: Gsα (G estimuladora), Giα (G inhibidora), Goα (G doutros tipos), Gq/11α, e G12/13α. Compórtanse de xeito diferente no recoñecemento do efector, pero comparten un mecanismo similar de activación.

##### Activación

Cando un ligando activa ao receptor acoplado á proteína G, isto induce un cambio conformacional no receptor, que permite que o receptor funcione como un factor de intercambio de nucleótidos de guanina (GEF), que intercambia GTP en lugar de GDP na subunidade Gα, segundo a explicación tradicional do modo de activación da proteína heterotrimérica. Este intercambio activa a disociación da subunidade Gα, unida ao GTP, do dímero Gβγ e do receptor. Porén, están empezando a aceptarse outros modelos que suxiren que hai un rearranxo molecular, reorganización, e formación dun precomplexo de moléculas efectoras. Tanto a Gα-GTP coma a Gβγ poden despois activar diferentes *fervenzas de sinalización* (ou *vías de segundos mensaxeiros*) e proteínas efectoras, mentres que o receptor pode activar a outra proteína G máis iniciando outro ciclo.

##### Terminación

A subunidade Gα hidroliza finalmente o GTP que estaba unido a GDP pola súa actividade encimática inherente, o que lle permite reasociarse con Gβγ e empezar un novo ciclo. Un grupo de proteínas chamadas reguladores da sinalización das proteínas G (RGSs), actúan como proteínas activadoras da GTPase (GAPs), específicas para as subunidades Gα. Estas proteínas actúan acelerando a hidrólise do GTP a GDP e finalizando o sinal transducido. Nalgúns casos, o propio efector pode ter unha actividade GAP intrínseca, o cal axuda a desactivar a vía. Isto é así no caso da fosfolipase C beta, a cal posúe actividade GAP na súa rexión C-terminal. Esta é unha forma alternativa de regulación da subunidade Gα. Porén, hai que salientar que os GAPs de Gα non teñen residuos catalíticos para activar a proteína Gα, senón que funcionan rebaixando a enerxía de activación necesaria para que poida ter lugar a reacción.

#### Mecanismos específicos

##### Gαs

**Gαs** activa a vía dependente de AMPc ao estimular a produción de AMPc a partir de ATP. Isto realízase por estimulación directa do encima asociado a membranas adenilato ciclase. O AMPc actúa como un segundo mensaxeiro que interacciona e activa á proteína quinase A (PKA). A PKA pode despois fosforilar a numerosas moléculas diana *augas abaixo* da vía.

A vía dependente de AMPc utilízase como unha vía de transdución de sinais de moitas hormonas, entre as que están: ADH, GHRH, GHIH, CRH, ACTH, TSH, LH, FSH, PTH, (co receptor PTH1 en riles e ósos, o receptor PTH2 no sistema nervioso central, ósos, riles e cerebro), calcitonina (co receptor da calcitonina en intestinos, ósos, riles e cerebro), glicagón, hCG e adrenalina.

##### Gαi

**Gαi** inhibe a produción de AMPc a partir de ATP.

A insulina funciona a través de proteínas segundo mensaxeiros Gi (inhibitorias).

##### Gαq/11

**Gαq/11** estimula á fosfolipase C beta unida a membranas, a cal despois cliva ao PIP2 (un fosfoinosítido de membrana) orixinando dous segundos mensaxeiros, o IP3 e o diacilglicerol (DAG).
A vía dependente do fosfolípido inositol utilízase como unha vía de transdución de sinais por hormonas como as seguintes: ADH (Vasopresina/AVP), TRH, TSH, anxiotensina II e GnRH.

##### Gα12/13

* **Gα12/13** están implicadas na sinalización pola GTPase da familia Rho (por medio da superfamilia RhoGEF) e controlan a remodelación do citoesqueleto, regulando a migración celular.

##### Gβ

* **Gβγ** ás veces ten tamén funcións activas, como por exemplo activar e acoplar os canais de potasio de tipo GIRK (*G protein-coupled inwardly-rectifying potassium channel*).

### GTPases pequenas

*Artigo principal**:* GTPase pequena.
As GTPases pequenas tamén se unen ao GTP e GDP e interveñen na transdución de sinais. Estas proteínas son homólogas á subunidade alfa (α) presente nas heterotriméricas, pero son monómeros. Son pequenas proteínas de só 20-kDa a 25-kDa que se unen ao GTP. Tamén se denominan GTPases da superfamilia Ras, xa que son homólogas das GTPases Ras.

Lipidación
----------

Para asociarse coa capa interna da bicapa lipídica da membrana plasmática, moitas proteínas G e pequenas GTPases son lipidadas, é dicir, modificadas covalentemente coa adición de lípidos. A lipidación pode ser unha miristoilación, palmitoilación ou prenilación.

Notas
-----

1. ↑  Hurowitz EH, Melnyk JM, Chen YJ, Kouros-Mehr H, Simon MI, Shizuya H (2000). "Genomic characterization of the human heterotrimeric G protein alpha, beta, and gamma subunit genes". *DNA Res* **7** (2): 111–20. PMID 10819326. doi:10.1093/dnares/7.2.111.
2. ↑  Reece J, C N (2002). *Biology*. San Francisco: Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-6624-5.
3. ↑  Neves SR, Ram PT, Iyengar R (May 2002). "G protein pathways". *Science* **296** (5573): 1636–9. PMID 12040175. doi:10.1126/science.1071550.
4. ↑  The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1994, Illustrated Lecture.
5. ↑  Press Release: A Asemblea Nobel do Instituto Karolinska decidiu conceder o Premio Nobel de Fisioloxía e Medicina de 1994 conxuntamente a Alfred G. Gilman e Martin Rodbell polo seu descubrimento das "proteínas G e o papel destas proteínas na transdución de sinais nas células". 10 de outubro de 1994.
6. ↑  Bosch DE, Siderovski DP (2013). "G protein signaling in the parasite Entamoeba histolytica". *Experimental & Molecular Medicine* **10** (1038): 1–12.
7. ↑  Baltoumas FA, Theodoropoulou MC, Hamodrakes SJ (2013). "Interactions of the alpha subunits of heterotrimeric G-proteins with GPCRs, effectors and RGS proteins: A critical review and analysis of interacting surfaces, conformational shifts, structural diversity and electrostatic potentials". *Journal of Structural Biology* **10** (1016).
8. ↑  Digby GJ, Lober RM, Sethi PR, Lambert NA. (2006). "Some G protein heterotrimers physically dissociate in living cells". *Proc Natl Acad Sci USA* **103** (47): 17789–94. PMC 1693825. PMID 17095603. doi:10.1073/pnas.0607116103.
9. ↑  Khafizov K, Lattanzi G, Carloni P (2009). "G protein inactive and active forms investigated by simulation methods". *Proteins : Structure, Function, and Bioinformatics* **75** (4): 919–30. PMID 19089952. doi:10.1002/prot.22303.
10. ↑  Yuen JW, Poon LS, Chan AS, Yu FW, Lo RK, Wong YH (June 2010). "Activation of STAT3 by specific Galpha subunits and multiple Gbetagamma dimers". *Int. J. Biochem. Cell Biol.* **42** (6): 1052–9. PMID 20348012. doi:10.1016/j.biocel.2010.03.017.
11. ↑  Sprang, SR; Chen, Z; Du, X (2007). "Structural basis of effector regulation and signal termination in heterotrimeric Galpha proteins.". *Advances in protein chemistry* **74**: 1–65. PMID 17854654. doi:10.1016/S0065-3233(07)74001-9.

Véxase tamén
------------

### Ligazóns externas

|  |  |
| --- | --- |
|  | Wikimedia Commons ten máis contidos multimedia na categoría:  ***Proteína G*** |

* GTP-Binding Proteins *Medical Subject Headings* (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.

|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q407438
* BNCF: 47367
* BNF: 122591933
* EBID: ID
* LCCN: sh89000191
* MAG: 80631254

 |