Récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) sont le groupe le plus diversifié de récepteurs membranaires chez les eucaryotes. La fonction principale des GPCR est de détecter l'énergie lumineuse ou les nutriments à l'extérieur de la cellule et d'activer les voies de transduction du signal à l'intérieur de la cellule. En fin de compte, les GPCR déclenchent des réponses cellulaires. Les agonistes (produits chimiques qui se lient à un récepteur pour produire une réponse cellulaire en activant le récepteur) qui se lient au GPCR peuvent être une hormone, un neurotransmetteur ou un stimulus externe tel qu'une odeur ou une phéromone. Lors de la liaison d'un agoniste, le GPCR active la protéine G associée pour l'initiation d'un mécanisme cellulaire particulier.

Domaines clés couverts

1. Qu'est-ce que le récepteur couplé aux protéines G - Définition, structure, rôle 2. Comment fonctionnent les récepteurs couplés aux protéines G – Mécanisme d'activation de la protéine G

Termes clés: enzyme effectrice, protéine G, GDP (guanosine diphosphate), récepteurs couplés aux protéines G (GPCR), GTP (guanosine triphosphate), seconds messagers

Qu'est-ce qu'un récepteur couplé aux protéines G

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) sont la plus grande classe de protéines membranaires chez les eucaryotes, qui interviennent dans la plupart des réponses physiologiques des hormones, des neurotransmetteurs et des stimulants environnementaux. Ils sont également responsables de la vision, de l'odorat et du goût. L'une des principales caractéristiques des GPCR est la présence de sept hélices traversant la membrane qui sont interconnectés par des régions de boucle intracellulaires et extracellulaires alternatives. Un GPCR humain est représenté sur la figure 1.

Figure 1: GPCR

Le rôle principal d'un GPCR est d'activer une protéine G hétérotrimérique lors de la liaison d'un agoniste au récepteur.

Comment fonctionnent les récepteurs couplés aux protéines G

Les GPCR sont un type de récepteurs présents sur la membrane cellulaire. Lorsque l'agoniste se lie au GPCR, une série de réactions a lieu pour déclencher une réponse cellulaire. Les étapes impliquées dans le déclenchement d'une réponse cellulaire par l'activation de GPCR sont décrites ci-dessous.

1. Lorsque le récepteur couplé aux protéines G n'est pas lié à un agoniste, il reste inactif. La protéine G reste également inactive sur la membrane cellulaire. Les trois sous-unités de la protéine G sont Gsα, Gβ et Gγ. L'état inactif de la protéine G contient un GDP lié au domaine Gsα.
2. Lors de la liaison d'un ligand/agoniste tel que des hormones ou des neurotransmetteurs, le GPCR subit un changement de conformation, activant son domaine GEF. Le changement de conformation dans le GPCR permet la liaison de la protéine G au domaine GEF. Le GDP de la protéine G est remplacé par un GTP par l'action du domaine GEF, activant la protéine G. Le domaine GEF active la GTPase monomère pour remplacer le GDP d'un GTP.
3. Lors de l'activation, le domaine Gsα se dissocie du complexe protéique GPCR-G et se lie à l'enzyme effectrice sur la membrane cellulaire pour l'activer. L'enzyme effectrice activée peut être l'adénylyl cyclase, la phospholipase C, etc. Elle génère des seconds messagers tels que l'AMPc, l'inositol 1, 4, 5-triphosphate, 1, 2-diacylglycérol, etc. Ces seconds messagers activent différents types de protéines dans le cytosol. pour générer une réponse cellulaire particulière. Les seconds messagers sont les composants initiateurs des cascades de transduction de signaux intracellulaires, qui activent un mécanisme cellulaire particulier.
4. L'hydrolyse du GTP en GDP dans le domaine Gsα se dissocie de l'enzyme effectrice, désactivant l'enzyme.

Le mécanisme d' action du GPCR est illustré à la figure 2.

Figure 2: Mécanisme d'action du GPCR

Conclusion

Le récepteur couplé aux protéines G est le type de récepteurs le plus abondant sur la membrane cellulaire des eucaryotes. Il médie les fonctions cellulaires lors de l'activation par la liaison d'agonistes tels que des hormones, des neurotransmetteurs ou des stimuli externes. L'activation du GPCR conduit à l'activation de la protéine G sur la membrane cellulaire. La protéine G activée se lie à une enzyme effectrice sur la membrane cellulaire pour générer des seconds messagers qui déclenchent des réponses cellulaires dans le cytosol.

Référence:

1. "GPCR". Nature News, Nature Publishing Group, disponible ici.

Image de courtoisie:

1. «Récepteur bêta-2-adrénergique» de Opabinia regalis - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 2. «Protéine G» de Tpirojsi - Travail personnel (domaine public) via Wikimedia Commons