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Origine e differenziazione di GPCR

Da Jeyashree Sundaram, MBA

i ricevitori coppia G-proteina appartengono alla più grande superfamiglia del transmembrane che misura le proteine (TMS) nel genoma vertebrato.

Credito: Andrii Vodolazhsky/Shutterstock.com

Sono nell'ordine altamente diversi, ma contribuiscono le stesse strutture topologiche. Una funzione essenziale di GPCR è segnalazione delle cellule attraverso i segnali extracellulari, quali i neurotrasmettitori e gli ormoni.

GPCRs è egualmente essenziale per la trasmissione dei segnali extracellulari quali i neurotrasmettitori e gli ormoni alle celle. Mediano i segnali intracellulari accoppiandosi con le proteine particolari di G.

GPCRs è ricevitori per gli amminoacidi, le glicoproteine, le ammine, i peptidi, gli acidi grassi, gli ioni2+ di Ca ed i ricevitori sensoriali per vari leganti esogeni quali le molecole amare, gli odoranti, i feromoni, i fotoni leggeri e gli assaggi dolci.

Migliaia di GPCRs sono state identificate nel genoma umano, comprendente intorno 350 ricevitori per i fattori di crescita, gli ormoni ed alcuni leganti endogeni, mentre 150 ricevitori ancora rimangono non identificati.

Origine del transmembrane sette che misura memoria

GPCRs consiste sette del transmembrane (7TM) che misura le regioni. La trasduzione del segnale da GPCRs è una caratteristica degli eucarioti, comunque le proteine del ricevitore 7TM tuttavia egualmente precedentemente sono state trovate in prokaryotes.

Le proteine Prokaryotic con le regioni 7TM comprendono i bacteriorhodopsins, i halorhodopsins e i proteorhodopsins sensibili alla luce. Queste proteine effettuano l'energia che raccoglie senza fotosintesi in batteri e in archaea. Bacteriorhodopsin, la più vecchia proteina presente in prokaryotes, ha un dominio e un sistema cristallino conservati analoghi con la topologia sette del transmembrane GPCRs.

La relazione filogenetica fra 7TM e il bacteriorhodopsin suggerisce che il ricevitore eurkaryotic del glutammato sia altamente omologo al bacteriorhodopsin. Quindi, 7TM che misurano i ricevitori sono probabili evolversi dalla topologia del bacteriorhodopsin.  

Origine e differenziazione delle famiglie di GPCR

Nel 1994, Findlay e Attwood hanno segregato la superfamiglia di GPCR in sei classi (A-F) basate sul loro allineamento funzionale di sequenza e di similarità.

Ciò è stata seguita dalla classificazione di GRAFS (glutammato, Rhodopsin, aderenza, ha sfrigolato/Taste2, Secretin) che si riferisce al 7TM che misura GPCRs nel genoma umano.

La famiglia di Rhodopsin (classe A) è la più grande famiglia, comprendente 683 membri presenta in esseri umani. Questa famiglia ha funzionalità distinte che sono brevi vaste amminico-estremità ed interazioni del legante. L'aderenza (ricevitori della classe B) comprende le amminico-estremità lunghe con i domini multipli.

Il glutammato (famiglia della classe C) è caratterizzato dalle amminico-estremità lunghe che serviscono da regione per l'associazione endogena del legante. Sfrigolato (ricevitori della classe F) contiene le amminico-estremità lunghe con di proteina ricca di cisteina.  

Famiglia del glutammato

Gran parte della prova funzionale e dei dati genomica attualmente disponibili è basato sui membri della famiglia del glutammato trovati in cydonium di Geodia e in discoideum di Dictyostelium, di cui l'evoluzione era di 600 milione anni fa. La famiglia del glutammato quindi è considerare filogenetico come la più vecchia famiglia di GPCR.

Il Venere pilota il modulo della trappola (VFTM) appartiene a questo gruppo ed è caratterizzato da un dominio lungo del amminico-terminale che specifica l'associazione del legante ed ha sequenza identica alle proteine obbligatorie periplasmiche dei batteri.

Il VFTM è considerato unico, poichè l'attivazione glutammato-dipendente non è osservata in discoideum del D. ed è soltanto presente in cydonium del G. alle concentrazioni millimolar. Ciò indica che la segnalazione del glutammato da questa famiglia è comparso inizialmente nell'evoluzione metazoan.

Nei moduli di protozoo dei ricevitori del glutammato, legare dell'amminoacido (glutammato) è il più importante. Mentre nell'evoluzione vertebrata, la famiglia del glutammato ha provocato il gusto, il calcio che percepiscono, il pesce ed i ricevitori olfattivi del feromone.

Famiglia di aderenza

La famiglia di aderenza comprende le funzionalità fondamentali, quali i domini lunghi di N-estremità, i domini epidermici di fattore di crescita ed i domini proteolitici (GPS) di GPCR che possono essere identificati in specie metazoan.

I brevicollis di Monosiga è un choanoflagellate unicellulare è il metazoan più vicino che abbia un dominio di GPS di aderenza GPCR. Similmente, le sequenze distante che appartengono all'aderenza GPCRs possono anche essere trovate nei genoma dell'impianto e dei funghi.

In mammiferi, la famiglia di aderenza si espande a circa 31 membro in mouse e 33 membri in essere umano.

La famiglia di aderenza altamente è conservata in animali tutto il bilateralmente simmetrici ed i membri eseguono una parte importante nello sviluppo del tessuto. Ciò include i ricevitori di notte del fenicottero della drosofila e la famiglia del tipo di cadherin. I membri della famiglia di aderenza sono egualmente responsabili del mantenimento la polarità del tessuto e del controllo delle cellule e sono coinvolgere nella segnalazione sfrigolata.

Famiglia di Secretin

Il Secretin (famiglia della classe B) divide alcune caratteristiche comuni con la famiglia di aderenza. I ricevitori di Secretin comprendono un dominio dell'associazione dell'ormone di nucleo 7TM e del amminico-terminale (HRM), di cui tutt'e due è compreso in associazione degli ormoni del peptide.

I ricevitori di Secretin possono essere identificati nella maggior parte dei bilaterians, ma non nei più vecchi metazoans. In mammiferi, la famiglia di secretin ha una struttura genomica complicata con differenti introni.

In mammiferi, i ricevitori di secretin contengono i ponti altamente conservati di bisulfide dentro l'estremità amminica che svolgono un ruolo importante in associazione del legante.

Famiglia sfrigolata

La famiglia sfrigolata è trovata nella cnidaria, in placozoa (adherens di Trichoplax) ed in spugne. Questa famiglia è pensata per evolversi in metazoan multicellulare.

I ricevitori sfrigolati altamente sono conservati attraverso tutti gli organismi che contengono GPCRs.  Svolgono un ruolo principale nell'ontogenesi del eumetazoa, del regolamento di moltiplicazione delle cellule, della gastrulazione, della polarità delle cellule e dello sviluppo del tessuto.

Famiglia di Rhodopsin

La famiglia di rhodopsin comprende la più grande sottofamiglia GPCRs in vertebrati. In esseri umani, ci sono 683 membri segregati in quattro gruppi importanti, vale a dire, α-, β-, γ- e δ-gruppi, che possono più ulteriormente essere divisi in 13 sottofamiglie.

I ricevitori di questa famiglia sono compresi in associazione dei leganti che comprendono le piccole molecole quali le purine, le ammine, i peptidi, le grandi glicoproteine ed i lipidi.

La funzionalità conservata della famiglia di rhodopsin è il 7TM che misura la memoria, che è trovata in tutti gli animali bilaterali ed anche nella cnidaria. Ciò suggerisce che la famiglia di rhodopsin si sia evoluta 570-700 milione anni fa.

I metodi e lo sviluppo d'ordinamento avanzati di genotyping notevolmente hanno aumentato i dati genetici disponibili per entrambi la crescita e le specie diverse dalle varie popolazioni. Una delle funzionalità più interessanti da delucidare dagli studi genetici è l'adattamento di GPCRs alle nuove funzioni sensitive, che hanno fornito un vantaggio importante nell'evoluzione umana.

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Last Updated: Feb 26, 2019

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