Fisiologia generale - Segnali

La biologia e la medicina

La biologia è lo studio della vita. La medicina è una branca della biologia, nonostante la biologia nasca dalla medicina, che ha una tradizione maggiore. Bisogna raffrontare la biologia con la medicina e l'approccio della medicina consiste nel separare l'essere umano e la natura, mentre l'approccio della biologia consiste nello studiare ciò che unisce uomo e natura.

Esempio di segnale mediato dalle proteine G

Il ruolo delle proteine G

Un esempio diffuso nelle varie cellule è il segnale mediato dalle proteine G. Coinvolge i recettori legati alla proteina G (beta-adrenergico; del progesterone). Essi legano una molecola segnale e producono un segnale intracellulare per intervento di una proteina, la proteina G. Essa è un trimero, ossia formata da 3 subunità: alfa, beta e gamma.

Composizione e attivazione

Le subunità alfa e gamma sono ancorate alla membrana con il legame tra un acido grasso (che può essere miristico o palmitico) e la catena polipeptidica. La parte legata all'acido grasso è praticamente la parte amminica della proteina. La proteina si chiama G poiché lega GTP o GDP.

L'attivazione del recettore scatena una serie di reazioni molto potenti e ciò significa che la molecola segnale influenza enormemente l'attività della cellula, come un farmaco di enorme potenza; tutto però rimane comunque nell'ambito fisiologico.

Interazione e conformazione

Normalmente la proteina G, quando è inattiva, lega GDP. Quando il recettore si attiva, dopo che ha legato la molecola segnale, esso interagisce con la proteina. Quando diciamo "interagisce" dobbiamo pensare che proteina e recettore si trovano in punti vicini della membrana e si scontrano, e scontrandosi interagiscono per l'appunto. L'urto dà luogo a un'interazione che fa staccare il GDP e fa attaccare GTP alla proteina.

La proteina quindi cambia conformazione poiché la subunità alfa si stacca e otteniamo quindi due subunità attive che possono poi legare altre cose nei dintorni. Il meccanismo con cui la proteina cambia conformazione si chiama SWITCH poiché vi è un'apertura e una chiusura, a seconda che si leghi GDP o GTP, degli amminoacidi della proteina.

Attivazione e idrolisi del GTP

La subunità alfa attiva, che lega GTP, può interagire con altre molecole bersaglio. Essa però non rimane attiva per molto tempo, poiché GTP viene idrolizzato a GDP. Si ritornerà quindi allo stato di partenza e la subunità alfa potrà riassociarsi alle subunità beta e gamma e riformare la proteina G inattiva.

Interazione con l'adenilato ciclasi

Una proteina bersaglio della proteina G attiva è l'adenilato ciclasi. È una proteina di membrana con 12 passaggi transmembrana. Questo è un enzima silente.