Receptores acoplados a proteína G y su desensibilización

Durante los últimos años se ha dado un estudio mas amplio de los receptores, gracias a los avances en bioquímica, biología estructural y genética molecular nos han permitido conocer en detalle a los diversos receptores, los variantes naturales de estos y analizar su relevancia funcional.
Por su localización los receptores hormonales se han dividido en dos grupos: Los que se integran a la membrana plasmatica y los que se encuentran en citoplasma y núcleo. Estos últimos son fundamentalmente factores moduladores de la transcripción.
Los receptores de membrana plasmatica han sido divididos en tres grupos fundamentales: los receptores canal (o canales iónicos modulados por ligando), los receptores con actividad enzimatica y los receptores acoplados a proteínas G.
Los receptores acoplados a proteínas G estan constituidos por una cadena de aminoacidos cuyo extremo amino-terminal se localiza en la porción extracelular de la célula y el extremo carboxilo en el citoplasma; la cadena atraviesa la membrana plasmatica en siete ocasiones, también se les denomina receptores con siete dominios transmembranales y, por su semejanza con los ofidios, receptores serpentinos.

Se denominan receptores acoplados a proteínas G porque ejercen su acción asociandose a unafamilia de proteínas formadas por subunidades alfa, beta y gama que tienen la capacidad de unir e hidrolizar GTP.
Estos receptores al activarse por las diferentes hormonas y neurotransmisores, sufren cambios
en su conformación que transmiten a las proteínas G, las cuales inician un ciclo de activación-inactivación asociado a la unión e hidrólisis de GTP. Las formas activas de las proteínas
G pueden modular positiva o negativamente a diferentes canales iónicos y a enzimas generadoras de segundos mensajeros, ejemplos de estas enzimas son la adenilil ciclasa que cataliza la formación de dos segundos mensajeros el inositol 1,4, 5 trisfosfato y el diacilglicerol.
Estos sistemas de receptores acoplados a proteínas G estan formados por los receptores transmembranales, las proteínas G y los efectores (enzimas o canales iónicos).
El receptor recibe el mensaje (la hormona o neurotransmisor, es decir, al primer mensajero) en la cara extracelular de la membrana plasmatica e induce la producción, degradación o el cambio de concentración de metabolitos o iones (segundos mensajeros o factores de acoplamiento como el calcio iónico) que permiten que la señal se propague en el interior de la célula.
los receptores acoplados a proteínas G son muy variables ya que hay receptores de este tipo para la luz (rodopsina), paraolores y sabores, para muchos de los principales neurotransmisores como la adrenalina, la dopamina entre otros y para hormonas generales y locales.
Se sabe que estos receptores pueden corresponder entre el 3 y 5% de las proteínas codificadas en el genoma, tenemos una enorme cantidad de receptores de esta clase por ello, que existan varios subtipos de receptores para una sola hormona. La existencia de subtipos de receptores con expresión diferencial en los distintos tejidos abre una enorme ventana de posibilidades para el tratamiento farmacológico de diversas enfermedades, se estima que los receptores acoplados a proteínas G son el blanco terapéutico de por lo menos un 40% de los farmacos utilizados en la practica médica.
Fijación del CO2 a la ribulosa-1,5-difosfato.
Reducción del ácido 3-fosfoglicérico.Formación de glucosa y regeneración de la ribulosa-1,5-difosfato.
2.Ruta de Hatch-Slack (plantas C4). Se da en muchas plantas de climas calurosos y secos.
3.Metabolismo ácido de las cras uláceas (CAM)
4.Fijación fotosintética del nitrógeno y del azufre El NO3- es reducido a NH3 en los cloroplastos, por el NADPH formado en la fase luminosa. Este amoniaco se une al ácido α-cetoglutárico (procedente del ciclo de Krebs) y origina ácido glutámico que, a su vez, es el origen de otros aminoácidos. La fijación fotosintética del azufre ocurre también en los cloroplastos y la energía procede de la fase luminosa.
D. Factores que influyen en el rendimiento fotosintético
1. Concentración de CO2 Hasta una determinada [CO2], el aumento de concentración aumenta la tasa de fotosíntesis. Influye en la apertura de los estomas.
2. Concentración de O2 (fotorrespiración) La oxidación de carbohidratos en los peroxisomas en presencia de luz y O2 (sin producción de ATP ni NADPH) puede reducir en un 50% o más la eficiencia fotosintética.
3. Disponibilidad de agua Puesto que determina la apertura y cierre de los estomas. Si hay escasez de agua los estomas se cierran, la concentración de CO2 se reduce y la de O2 aumenta, con los efectos que esas variaciones tienen sobre el rendimiento fotosintético.
4. Temperatura Por su efecto sobre los enzimas que actúan enel proceso. También influye en el cierre de los estomas.
5. Periodo de luz
6. Intensidad luminosa La tasa fotosintética aumenta con intensidad luminosa hasta un cierto límite en el que se produce la fotooxidación del los pigmentos .
7. Longitud de onda de la luz Longitud de onda de la luz. Las plantas sólo aprovechan la luz perteneciente a un rango de longitudes de onda n que corresponde a la luz visible (400 - 700 nm). Las longitudes de onda inferiores (UV) pueden romper las moléculas orgánicas, las superiores (IR) son absorbidas por el agua y, además, la banda visible es la mas abundante entre las radiaciones que llegan a la tierra procedentes del sol.
Quimiosíntesis
La quimiosíntesis es una forma de nutrición autótrofa en la que la energía necesaria para la elaboración de compuestos orgánicos se obtiene de la oxidación de ciertas sustancias del medio.
Importancia
Aunque este proceso es exclusivo de algunos grupos de bacterias tiene una gran importancia biológica ya que de esta manera se reciclan los com puestos totalmente reducidos (NH3, H2S, CH4) y se cierran los ciclos de la materia en los ecosistemas. Igual que en la fotosíntesis se pueden distinguir dos fases: en la primera se obtiene energía y poder reductor por oxidación de compuestos muy reducidos como el metano, el ácido sulfhídrico, etc.; la segunda fase essemejante a la que ocurre en la fotosíntesis y en ella se asimila y reduce el dióxido de carbono.
Organismos quimiosintéticos
1. Bacterias del hidrógeno. Estas bacterias pueden activar el hidrógeno molecular con ayuda de hidrogenasas y utilizarlo para obtener energía. Frecuentemente las bacterias de este tipo son autótrofas facultativas y pueden nutrirse también de compuestos orgánicos.
2. Sulfobacterias. Las bacterias del género Thiobacillus son capaces de obtener energía por oxidación de compuestos reducidos de azufre. La mayoría de las bacterias de este género son capaces de oxidar diversos compuestos de azufre y forman sulfato como producto final.
3. Ferrobacterias. Algunas bacterias viven en aguas ricas en compuestos de hierro ferroso, absorben estas sustancias y las oxidan a hierro férrico, que forma hidróxido férrico muy insoluble y precipita. Esta reacción produce poca energía por lo que deben oxidar grandes canti Las acciones de las hormonas y neurotransmisores tienen en general un inicio casi instantaneo y un apagamiento también rapido si se tiene que aplicar una segunda dosis, frecuentemente la respuesta es menor y las aplicaciones posteriores tienden a tener aún menor efecto. A este proceso se le denomina desensibilización o taquifilaxia, este es de observación cotidiana, principalmente en las areas de cuidados intensivos de los hospitales. Por ello, se ha pensado que es un efecto exclusivamente farmacológico pero no es así si no que se trata de un proceso fisiológico de ajuste de sensibilidad, queocurre continuamente en nuestras células.
Etapas en la desensibilización:
1.- Se producen cambios en el estado de fosforilación del receptor que lo «congela» en un estado inactivo o de poca actividad.
2.- El receptor es internalizado en vesículas lo que disminuye el número de receptores en la membrana («downregulation»). Este proceso se inicia en minutos pero puede tomar muchas horas.
3.- Los receptores internalizados pueden ser degradados o bien reciclados a la membrana plasmatica.
Si la estimulación es muy prolongada o intermitente se producen cambios incluso en la síntesis de los receptores.
Los estudios mas recientes han mostrado que la fosforilación y desfosforilación de los receptores ocurre en forma continua, principalmente en la cola carboxílica y en la tercera asa intracelular. Estas fosforilaciones constituyen puntos a los que se asocian diversas proteínas, que permiten que se formen complejos macromoleculares para la internalización de los receptores.
Los estudios actuales en este campo estan centrados en conocer la regulación por fosforilación de los diversos receptores, las proteínas que participan en la fosforilación así como las que los desfosforilan, los sitios específicos que son afectados, así como los eventos moleculares que participan en el apagamiento de la señal y en su recuperación.