Résumé
One of the major steps in the understanding of the hormonal and sensory transduction mechanisms in eukaryotic cells has been the discovery of a family of GTP biding proteins which couple receptors to specific cellular effectors. The absolute requirement of GTP for hormonal stimulation of adenylate cyclase was the initial observation which led to the purification of the protein involved: G
s.G
s couples stimulatory receptors to adenylate cyclase. It is a heterotrimer composed of an α chain (45 or 52 kDa), a β chain (35–36 kDa) and a γ chain (8 kDa). Several other G proteins of known functions have been purified: G
i, which couples inhibitory receptors to adenylate cyclase, and transducin which couples photoexcited rhodopsin to cyclic GMP phosphodiesterase. Some G proteins of uncertain function have also been purified: G
o, a G protein mainly localized in nervous tissues and G
p, a G protein isolated from placenta and platelets. All these G proteins have a common design. Like G
s they all consist of 3 chains: α, β and γ. The β chains are nearly identical, whereas the γ chains are more variable. The α chains are different, but share common domains (especially at the level of the GTP binding site). These domains of homologies are also similar to those of other GTP binding proteins, such as the product of the
ras gene (p21) and the initiation or elongation factors. α Chains are also ADP ribosylated by bacterial toxins. G
s and transducin are targets for cholera toxin, whereas G
i, G
o and transducin are targets for pertussis toxin. The common mechanism of activation of these G proteins by their associated receptors is an acceleration of the GDP-GTP exchange on their α subunit. The α subunit charged with GTP is the active species which will modify the activity of the effector of the system (adenylate cyclase, phosphodiesterase, phospholipase C C,
etc.). Unknown G proteins also trigger important transduction processes such as the coupling between receptor and ionic channels, exocytosis and Ca
2+ release from the endoplasmic reticulum. The G proteins thus appear to be a unique family of proteins playing a central role in signal transduction.
Une des étapes majeures dans la compréhension des mécanismes de transduction des messages hormonaux et sensoriels des cellules eucaryotes a été la découverte d'une famille de protéines liant le GTP qui couple les récepteurs à leurs effecteurs spécifiques. Le besoin absolu de GTP pour obtenir une stimulation de l'adénylate-cyclase par les hormones a été l'observation première, qui a permit la purification de la protéine impliquée: G
s. G
s couple les récepteurs stimulateurs à l'adénylate-cyclase. C'est un hétérotrimère composé d'une chaîne α (45 ou 52 kDa), d'une chaîne β (35 ou 36 kDa) et d'une chaîne γ (8 kDa). Plusieurs autres protéines G ont été purifiées, G
i qui couple les récepteurs inhibiteurs à l'adénylate-cyclase et la transducine qui couple la rhodopsine photoactivée à la phosphodiestérase GMP cyclique dépendante. D'autres protéines G dont la fonction reste incertaine ont été purifiées. G
o: une protéine G localisée principalement dans le système nerveux, G
p: une protéine isolée du placenta et des plaquettes.
Toutes ces protéines G ont une architecture commune. Comme G
s, elles sont constituées de trois chaînes: α, β et γ. Les chaînes β sont identiques alors que les chaînes γ sont plus variables. Les chaînes α sont différentes mais ont des domaines communs notamment au niveau du site de liaison du GTP. Ces homologies sont aussi retrouvées dans d'autres protéines liant le GTP comme la protéine du gène ras (p21) ou les factuers d'élongation. Les chaînes α sont aussi ADP-ribosylées par les toxines bactériennes, G
s et la transducine sont des substrats de la choléra toxine, alors que G
i, G
o et la transducine sont des substrats de la pertussis toxine. Le mécanisme commun de l'activation des protéines G par leurs récepteurs est l'accélération de l'échange GDP-GTP sur la sous-unité α. La sous-unité α chargée en GTP est la sous-unité active qui ira modifier l'activité de l'effecteur spécifique de chaque système (adénylate-cyclase, phosphodiestérase, phospholipase C,
etc.). Des protéines G inconnues sont aussi impliquées dans des mécanismes de transduction aussi important que le couplage de récepteurs à des canaux ioniques, l'exocytose, la libération du Ca
2+ du réticulum endoplasmique. Les protéines G appraissent comme une famille de protéines jouant un rôle central dans la transduction du signal.