Transducin - Transducin
A transzducin (G t ) a gerinces retina rudakban és kúpokban természetesen expresszálódó fehérje, és nagyon fontos a gerincesek fototranszdukciójában . Ez egyfajta heterotrimer G-fehérje , különböző α alegységekkel a rúd és a kúp fotoreceptorokban.
A fény konformációs változásokhoz vezet a rodopszinban , ami a transzducin aktiválásához vezet. A transzducin aktiválja a foszfodiészterázt , ami a cGMP lebomlását eredményezi. A vaku válasz intenzitása egyenesen arányos az aktivált transzducin számával.
Fényképátvitel funkciója
Transzducin aktiválja metarhodopsin II , konformációs változást a rodopszin által okozott abszorpciós egy foton által rodopszin molekularész retina . A fény a retina izomerizációját okozza 11-cisz-ről all-transz-re. Az izomerizáció hatására az opszin metarodopszin II -vé változik. Amikor a metarhodopszin aktiválja a transzducint, az α alegységhez (T α ) kötődő guanozin -difoszfát (GDP) a citoplazmából guanozin -trifoszfátra (GTP) cserélődik . Az α alegység disszociál a βγ alegységektől (T γγ .) Az aktivált transzducin α-alegység aktiválja a cGMP foszfodiészterázt. A cGMP foszfodiészteráz lebontja a cGMP-t, egy intracelluláris másodlagos hírvivőt, amely megnyitja a cGMP-kapuzott kationcsatornákat. A foszfodiészteráz hidrolizálja a cGMP-t 5'-GMP-vé. A cGMP koncentrációjának csökkenése a kationcsatornák nyitottságának csökkenéséhez és a membránpotenciál hiperpolarizációjához vezet .
A transzducin deaktiválódik, amikor az α-alegységhez kötött GTP-t GDP-re hidrolizálják. Ezt a folyamatot felgyorsítja egy komplex, amely egy RGS ( Regulator of G-protein signalaling ) proteint és az effektor, a ciklikus GMP foszfodiészteráz gamma alegységét tartalmazza.
Az aktiválás mechanizmusa
A transzducin T α alegysége három funkcionális domént tartalmaz: az egyik a rodopszin/T γγ interakciót, a másik a GTP -kötést és az utolsó a cGMP foszfodiészteráz aktiválását szolgálja.
Bár a fototranszdukció fókuszában a T α áll , a T βγ elengedhetetlen ahhoz, hogy a rodopszin kötődjön a transzducinhoz. A rodopszin/ Tβγ kötő domén tartalmazza a T α amino- és karboxil -terminálisát . Az amino -terminál a rodopszin kölcsönhatásának helye, míg a karboxil -terminál a T -γ -kötésé . Az amino -terminál lehorgonyozható vagy a karboxil -terminál közelében lehet, hogy rodopszin aktiválja a transzducin -molekulát.
A fotolizált rodopszinnal való kölcsönhatás megnyitja a GTP-kötő helyet, lehetővé téve a GDP gyors cseréjét GTP-re. A kötőhely zárt konformációban van, fotolizált rodopszin hiányában. Általában a zárt konformációban a kötési hely közelében elhelyezkedő α-hélix olyan helyzetben van, amely gátolja a GTP/GDP cserét. A T α konformációs változása fotolizált rodopszin hatására a hélix megdőlését okozza, megnyitva a GTP-kötő helyet.
Miután GTP cseréltek, GDP, a GTP-T a- komplex keresztülmegy két jelentős változások: disszociációval fotolizáljuk rodopszin és a T βγ alegység és expozíció a foszfodiészteráz (PDE) kötőhelyet kölcsönhatás látens PDE. A transzforminban a GTP kötődésével elindított konformációs változások átkerülnek a PDE kötőhelyre, és ennek hatására a PDE -hez való kötődésnek vannak kitéve. A GTP által kiváltott konformációs változások megzavarhatják a rodopszin/ Tβγ kötőhelyet is, és disszociációhoz vezethetnek a GTP-T α komplexből.
A T γγ komplex
A G-fehérjék alapvető feltételezése, hogy az α, β és γ alegységek azonos koncentrációban vannak jelen. Bizonyíték van azonban arra, hogy a rúd külső szegmenseiben (ROS) több T β és T γ található, mint T α . A T β és T γ feleslegről arra a következtetésre jutottak, hogy szabadon lebegnek a ROS -ban, bár ez nem társítható a T α -val egy adott időpontban. A T βγ többletének egyik lehetséges magyarázata a T α újrakötésének fokozott elérhetősége . Mivel a T βγ kulcsfontosságú a kötődését transzducin, újbóli megszerzése a heterotrimer konformáció vezethet gyorsabb kötődnek a másik GTP molekulát, és így gyorsabb fototranszdukciós.
Bár a T βγ már említettük, hogy a kulcsfontosságú T α kötődés rodopszin, arra is van bizonyíték, hogy a T βγ lehet döntő, esetleg közvetlen szerepet nukleotid cserélő, mint korábban gondolták. Megállapították, hogy a rodopszin kifejezetten konformációs kapcsolást okoz a T -y alegység karboxil -terminálisában . Ez a változás végső soron szabályozza az alloszterikus nukleotidcserét a T α -n . Ez a domén a rodopszinnal való kölcsönhatások fő területe lehet, és a rodopszin szabályozhatja a nukleotidcserét a T α -n . Úgy gondolták, hogy a G fehérje transzducin rodopszin általi aktiválását a kar mechanizmusa végzi. Rodopszin-kötő okok hélix kialakulását a karboxiterminális a T γ és hozza a T γ karboxil- és T α . A karboxil -terminálok közelebb vannak egymáshoz a nukleotidcsere megkönnyítése érdekében.
Ezen a területen a mutációk megszüntetik a rodopszin-transzducin kölcsönhatást. Ez a konformációs kapcsoló a T γ -ban megmaradhat a G fehérje γ alegységcsaládban.
Kölcsönhatás a cGMP foszfodiészterázzal és deaktiválás
A transzducin aktiválása végül a biológiai effektor molekula, a cGMP foszfodiészteráz stimulációját eredményezi, amely egy α, β és két gátló γ alegységet tartalmazó oligomer. Az α és β alegységek a nagyobb molekulatömegű alegységek, és alkotják a PDE katalitikus részét.
A fototranszdukciós rendszerben a GTP-kötött-T α a PDE γ alegységéhez kötődik. Két javasolt mechanizmus létezik a PDE aktiválására. Az első azt javasolja, hogy a GTP-hez kötött-T α felszabadítsa a PDE γ alegységet a katalitikus alegységekből a hidrolízis aktiválása érdekében. A második valószínűbb mechanizmus azt javasolja, hogy a kötődés a γ alegység pozícióbeli eltolódását okozza, lehetővé téve a katalitikus alegység jobb hozzáférését a cGMP hidrolízishez. A T α GTPáz aktivitása a GTP -t GDP -vé hidrolizálja és megváltoztatja a T α alegység konformációját , növelve annak affinitását a PDE α és β alegységeihez való kötődéshez. A T α ezekhez a nagyobb alegységekhez való kötődése a PDE újabb konformációs változását eredményezi, és gátolja a katalitikus alegység hidrolízisét. Ez a kötési hely a nagyobb molekuláris alegységben közvetlenül szomszédos lehet a α alegység Tα kötőhelyével.
Bár a hagyományos mechanizmus a PDE GTP-hez kötött T α általi aktiválását foglalja magában , a GDP-hez kötött T α is bizonyította, hogy képes aktiválni a PDE-t. A sötétben (GTP jelenléte nélkül) végzett PDE -aktiválási kísérletek kismértékű, de reprodukálható PDE -aktivációt mutatnak. Ez azzal magyarázható, hogy a PDE aktiválódik a szabad GDP-hez kötött T α által . A PDE γ alegység affinitása a GDP-hez kötött T α -hoz azonban körülbelül 100-szor kisebbnek tűnik, mint a GTP-hez kötődő T α-hoz . Az a mechanizmus, amellyel a GDP-hez kötött T α aktiválja a PDE-t, azonban ismeretlen, azonban feltételezések szerint hasonló a PDE GTP-hez kötődő T α általi aktiválásához .
Annak érdekében, hogy megakadályozzuk a PDE aktiválódását sötétben, a GDP-hez kötött T α koncentrációját minimálisra kell csökkenteni. Ezt a munkát úgy tűnik, hogy esik a T βγ tartani a GDP-hez kötött T a- kötött formában holotransducin.
A deaktiváláshoz a megkötött GTP T α általi hidrolízise szükséges a T α deaktiválásához és a transzducin visszaállításához a bázisba. A GTP egyszerű hidrolízise azonban nem feltétlenül elegendő a PDE deaktiválásához. A T βγ ismét itt játszik szerepet, és fontos szerepet játszik a PDE deaktiválásában. A hozzáadott T βγ megkönnyíti gátlása a PDE katalitikus csoporttal azért, mert megköti a T α GTP komplex. A transzducin újra asszociált formája nem képes tovább kötődni a PDE -hez. Ez felszabadítja a PDE -t, hogy újra felvegye magát a fotolizált rodopszinnal, és visszaállítsa a PDE -t a kezdeti állapotába, és várja meg, hogy egy másik GTP -vel kötött T α aktiválja .
Gének
Hivatkozások
Külső linkek
- Transducin az Egyesült Államok Nemzeti Orvostudományi Könyvtárában Orvosi tantárgyi címek (MeSH)
