Tá estudando os receptores acoplados a proteína G e ainda não entendeu muito bem os mecanismos ou as vias de transdução de sinal desse tipo de receptor? Então fica nesse vídeo se você quiser entender melhor as vias de transdução de sinal dos receptores acoplados à proteína G.

E aí pessoal, tudo bem com vocês?

Pra quem tá chegando agora e ainda não me conhece, eu sou Mirian Kurauti, criadora do canal MK Fisiologia, um canal que tem como principal objetivo descomplicar a fisiologia humana. Então, se você tá precisando entender de verdade a fisiologia, já se inscreve no canal e ative as notificações pra você não perder os próximos vídeos que a gente postar por aqui.

Agora, sem mais delongas, bora entender melhor as vias de transdução de sinal dos receptores acoplados à proteína G?

No vídeo anterior, a gente explicou de forma geral sobre o mecanismo de transdução de sinal dos receptores acoplados à proteína G. Mas, só pra refrescar a sua memória, lembre-se que: quando a molécula sinal se liga no seu sítio de ligação, o receptor muda sua conformação e isso meio que “chama” a proteína G pra se associar. E uma vez associada, a proteína G também muda de conformação, se desliga da molécula de GDP e liga à molécula de GTP. Essa ligação ao GTP ativa a proteína G que, uma vez ativada, se dissocia do receptor, e a subunidade alfa se separa das outras duas subunidades, beta e gama. E a partir daí, as vias de transdução de sinal ativadas pela subunidade beta e gama e pela subunidade alfa, vai depender do tipo de proteína G que foi ativada.

Então, lembre-se que existem vários tipos de proteínas G, isso porque não existe apenas um tipo de subunidade alfa, beta e gama. Na verdade, existem pelo menos 16 subunidades alfa, 5 subunidades beta e 11 subunidades gama. E aí, dependendo da combinação dessas subunidades, a gente pode ter vários tipos de proteínas G.

Aqui a gente vai falar sobre os tipos mais comuns de proteínas G, a proteína Gs, Gi e Gq, porque são esses tipos de proteínas G que a gente vai encontrar acopladas aos receptores da maioria dos neurotransmissores que a gente vai estudar no sistema nervoso, e da maioria dos hormônios que a gente vai estudar no sistema endócrino, beleza?

Então, pra falar sobre o primeiro tipo de proteína G, a proteína Gs, vamos pegar como exemplo um receptor que pode interagir tanto com o neurotransmissor noradrenalina quanto com o hormônio adrenalina, o receptor beta 1 adrenérgico, que é um receptor acoplado à proteína Gs.

Quando a noradrenalina ou adrenalina se liga no sítio de ligação, o receptor muda de conformação, a proteína Gs se acopla, troca o seu GDP por GTP, se dissocia do receptor e se separa em subunidades beta e gama e subunidade alfa.

A subunidade alfa da proteína Gs interage com a enzima adenilil ciclase, muito parecida com a enzima guanilil ciclase, só que ao invés de converter o GTP em GMP cíclico (GMPc), ela converte o ATP em AMP cíclico (AMPc) que é um outro tipo de segundo mensageiro.

Esse segundo mensageiro pode transmitir o sinal pra outras proteínas, como a proteína quinase A ou PKA. Essa PKA é uma proteína que já foi muito estudada e a gente sabe que ela é formada por duas subunidades regulatórias com 4 sítios de ligação pro AMP cíclico e duas subunidades catalíticas, duas subunidades com atividade enzimática, com atividade quinase, que como vimos no vídeo anterior, pode colocar grupos fosfato em outras proteínas.

Então, quando 4 AMP cíclicos se ligam nos seus sítios de ligação, as subunidades regulatórias mudam de conformação e se separam das subunidades com atividade enzimática que agora sim, podem sair por aí colocando grupos fosfato nas suas proteínas alvo, proteínas efetoras que podem ser canais iônicos, enzimas ou até mesmo fatores de transcrição. A fosforilação dessas proteínas efetoras pode então ativar ou inibir essas proteínas gerando assim respostas específicas na célula-alvo.

Por exemplo, nas células musculares cardíacas, a PKA coloca fosfato em proteínas que podem promover o aumento da força de contração e até mesmo a velocidade de contração dessas células musculares.

Ah... e lembre-se que além da subunidade alfa, as subunidades beta e gama da proteína Gs também pode interagir com proteínas efetoras que contribuem pra gerar repostas específicas na célula-alvo.

Agora, pra falar sobre o segundo tipo de proteína G, a proteína Gi, vamos pegar como exemplo um receptor que interage com o neurotransmissor acetilcolina, o receptor muscarínico M2, que é um receptor acoplado à proteína Gi.

Quando a acetilcolina se liga no seu sítio de ligação, o receptor muda de conformação, a proteína Gi se acopla, troca o seu GDP por GTP, se dissocia do receptor e se separa em subunidades beta e gama e subunidade alfa.

Assim como a subunidade alfa da proteína Gs interage com a enzima adenilil ciclase, a subunidade alfa da proteína Gi também interage com essa enzima só que ao invés de estimular, ela inibe a enzima adenilil ciclase.

Lembre-se Gs, “s” de estimulatória em inglês, e Gi, “i” de inibitória.

A inibição da enzima adenilil ciclase diminui a produção do segundo mensageiro AMPc, diminuindo a ativação da PKA, diminuindo assim todas as respostas específicas geradas por essa via de transdução de sinal. E essa é a resposta específica do mecanismo de transdução de sinal dos receptores acoplados à proteína Gi, inibir e se opor aos mecanismos de transdução de sinal dos receptores acoplados à proteína Gs.

Por exemplo, nas células musculares cardíacas, como a gente viu, a noradrenalina e a adrenalina que interagem com receptores acoplados à proteína Gs, ativam a via de transdução de sinal do AMPc e da PKA, aumentando a força e a velocidade de contração dessas células. Porém, a acetilcolina que interage com receptores acoplados à proteína Gi, inibe a via de transdução de sinal do AMPc e da PKA, diminuindo a força e a velocidade de contração dessas células.

Ah... lembre-se que além da subunidade alfa, as subunidades beta e gama da proteína Gi também podem interagir com proteínas efetoras que contribuem pra gerar repostas específicas na célula-alvo.

Por exemplo, ainda nas células musculares cardíacas, as subunidades beta e gama da proteína Gi ativada pelo receptor muscarínico M2, interagem com um canal iônico seletivo pro íon potássio (K+), e esse canal passa do estado fechado pro estado aberto.

Como o potássio tem força eletroquímica pra sair da célula, quando ele encontra um canal aberto na membrana, ele sai da célula. E como esse íon tem uma carga elétrica positiva, ou seja, é um cátion, a sua saída acaba deixando o lado interno da membrana mais negativo, causando uma hiperpolarização da membrana, como a gente viu nas videoaulas sobre bioeletrogênese.

Essa hiperpolarização atrasa a geração de um sinal elétrico que a gente chama de potencial de ação, o qual é necessário pra iniciar uma contração nas células musculares do coração. Então, como atrasa esse tal de potencial de ação, a resposta é diminuir a frequência de contração, ou seja, diminuir a frequência dos batimentos cardíacos.

Então, pra fechar nossa discussão sobre os receptores acoplados à proteína Gi, lembre-se que o mecanismo de transdução de sinal desses receptores é inibir e se opor aos mecanismos de transdução de sinal dos receptores acoplados à proteína Gs.

Portanto, se você conhecer as respostas da via de transdução de sinal do AMPc e da PKA, ativada pela proteína Gs, você vai conhecer também a resposta gerada pela inibição dessa mesma via de transdução de sinal, que acontece quando uma proteína Gi é ativada por um receptor. Fica a dica!

E por fim, pra falar sobre o terceiro tipo de proteína G, a proteína Gq, vamos pegar como exemplo um receptor de um hormônio chamado vasopressina, o receptor V1, que é um receptor acoplado à proteína Gq.

Quando a vasopressina se liga no seu sítio de ligação, o receptor muda de conformação, a proteína Gq se acopla, troca o seu GDP por GTP, se dissocia do receptor e se separa em subunidades beta e gama e subunidade alfa.

A subunidade alfa da proteína Gq, agora interage com a enzima fosfolipase C (PLC), uma enzima que dá pra saber o que ela faz só pelo nome.

Presta atenção, fosfolipase, uma enzima que cliva, que quebra, adivinha o quê? Um fosfolipídeo da membrana, o fosfatidilinositol bifosfato (PIP2), formando assim dois segundos mensageiros, o inositol trifosfato (IP3) e o diacilglicerol (DAG).

O IP3 é um segundo mensageiro que vai lá no retículo endoplasmático e se liga no sítio de ligação do receptor de IP3, que nada mais é do que um canal de cálcio dependente de ligante, ou seja, quando o IP3 se liga no seu sítio de ligação, o canal passa do estado fechado pro estado aberto. E aí, adivinha o que acontece? Os íons cálcio (Ca2+) estocados no retículo endoplasmático se movem pro citosol onde também atuam como um segundo mensageiro que vai continuar a via de transdução de sinal, ativando outras proteínas.

Uma dessas proteínas é a proteína quinase C ou PKC, que além do cálcio também precisa de um outro segundo mensageiro, o diacilglicerol (DAG), pra passar do estado inativo pro estado ativo.

Uma vez ativada, a PKC pode sair por aí colocando grupos fosfatos em proteínas efetoras como canais iônicos, enzimas e fatores de transcrição. Essa fosforilação pode então ativar ou inibir a atividade dessas proteínas gerando respostas específicas na célula-alvo.

Outra proteína que pode ser ativada pelo cálcio é a proteína calmodulina, que junto com o cálcio pode ativar uma proteína quinase dependente de cálcio-calmodulina (CaMK) que assim como a PKC pode sair por aí colocando grupos fosfatos em proteínas efetoras. E aí, de novo, essa fosforilação pode então ativar ou inibir a atividade dessas proteínas gerando respostas específicas na célula-alvo.

Por exemplo, nas células musculares dos vasos sanguíneos, a proteína quinase dependente de cálcio e calmodulina (CaMK) coloca fosfato em uma proteína que inicia a contração dessas células. E é por isso que uma das respostas geradas pela transdução de sinal da proteína Gq nesse tipo de célula é a contração, o que acaba provocando uma constrição dos vasos sanguíneos que aumenta pressão, e isso explica o nome do hormônio né, vasopressina... aumenta a pressão nos vasos.

Ah... e além da vasopressina, outros hormônios e neurotransmissores também podem aumentar a pressão nos vasos sanguíneos, como a adrenalina e a noradrenalina. E adivinha qual o tipo de receptor que esse hormônio e esse neurotransmissor atuam nas células musculares da maioria dos vasos sanguíneos?

Sim, um receptor acoplado à proteína Gq, no caso, o receptor conhecido como receptor alfa 1 adrenérgico.

-Ué, professora, mas o receptor da noradrenalina e adrenalina não era acoplado à proteína Gs?

O receptor beta 1 adrenérgico sim, o alfa 1 não, esse receptor é acoplado à proteína Gq. E é por isso que é importante você conhecer os tipos de receptores e seus mecanismos de ação, pra você entender porque alguns neurotransmissores e hormônios podem fazer coisas completamente diferentes em diferentes células-alvo. Isso porque as respostas geradas vão depender é claro do tipo de receptor presente nas células-alvo.

-Beleza, professora, agora eu só fiquei com uma dúvida. Essas vias de transdução de sinal dos receptores acoplados à proteína G, não dá muito trabalho não? Porque é uma proteína que ativa uma enzima, que produz um segundo mensageiro que ativa uma proteína que ativa outra proteína... Não seria mais fácil o receptor já ativar diretamente as proteínas efetoras pra gerar as respostas específicas na célula-alvo sem muita enrolação?

Seria mais fácil, mas toda essa “enrolação” é importante pra amplificar e espalhar o sinal dentro da célula-alvo.

Por exemplo, quando uma molécula sinal ativa um receptor, esse receptor pode ativar por exemplo 3 proteínas G, que podem ativar por exemplo 10 enzimas, as quais podem produzir um grande número de segundos mensageiros, o que pode resultar na ativação de um número ainda maior de proteínas efetoras, e isso pode finalmente gerar respostas específicas bem maiores do que se o receptor só tivesse ativado diretamente por exemplo apenas 3 proteínas efetoras, não é mesmo? Lembre-se disso.

Bom, então resumindo tudo o que a gente viu nesse vídeo, lembre-se que:

• Os receptores acoplados à proteína Gs ativam a enzima adenilil ciclase que produz o segundo mensageiro AMPc o qual ativa a PKA que pode sair por aí ativando ou inibindo proteínas efetoras pra gerar respostas específicas na célula-alvo.

• Os receptores acoplados à proteína Gi inibem a enzima adenilil ciclase diminuindo a produção do segundo mensageiro AMPc, inibindo e se opondo ao mecanismo de transdução de sinal dos receptores acoplados à proteína Gs.

• E por fim, os receptores acoplados à proteína Gq ativam a enzima fosfolipase C que produz os segundos mensageiros inositol trifosfato (IP3) e diacilglicerol (DAG). O IP3 libera cálcio do retículo endoplasmático pro citosol, um íon que, junto com o diacilglicerol, ativa proteínas quinases que podem sair por aí ativando ou inibindo proteínas efetoras pra gerar respostas específicas na célula-alvo.

Bom, espero que esse vídeo tenha te ajudado de alguma forma. E se ele realmente te ajudado não esquece de curtir e compartilhar esse vídeo com aquele seu amigo que também tá precisando estudar esse conteúdo.

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E como sempre, qualquer dúvida pode deixar aí nos comentários que a gente tenta responder, beleza?

A gente se vê no próximo vídeo, abraço!

Sobre a autora

Mirian Ayumi Kurauti é apaixonada pela fisiologia humana, com uma trajetória acadêmica admirável. Ela se formou em Biomedicina pela Universidade Estadual de Londrina (UEL), fez mestrado e doutorado em Biologia Funcional e Molecular com ênfase em Fisiologia na Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), e ainda atuou como pesquisadora de pós-doutorado na mesma instituição. Além disso, já lecionou fisiologia humana na Universidade Estadual de Maringá (UEM) e biologia celular na UEL. A sua última experiência como professora de fisiologia humana foi na Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR). Fundadora da MK Educação Digital Ltda (MK Fisiologia), atualmente, Mirian é a mente criativa por trás de todos os conteúdos publicados nas redes sociais da empresa.

Apaixonada pela docência, Mirian adora dar aulas de fisiologia humana, mas de um jeito mais descontraído e se diverte muito ensinando. Ela está sempre buscando aprender algo novo não só sobre fisiologia, mas sobre qualquer coisa sobre a vida, o universo e tudo mais. Por isso, é uma consumidora compulsiva de conteúdos de divulgadores científicos. Nas horas vagas, você pode encontrá-la na piscina, treinando e participando de competições de natação. Para Mirian, a vida só tem graça, se ela tiver desafios a serem superados. Hoje, o seu maior desafio é ajudar o maior número de estudantes a entender de verdade a fisiologia humana, principalmente através de suas videoaulas publicadas no canal do YouTube MK Fisiologia.