Evolución gpcr

Tarea 5. ¿Cómo divergieron los miembros de la familia de receptores acoplados a proteína G (GCPR)?

I. Hipótesis acerca de la evolución de las receptores acoplados a proteínas G.

Para plantear esta hipótesis es necesario conocer al menos las características más relevantes de los receptores acoplados a proteínas G. De acuerdo a esto, se puede decir que todas los receptores acoplados aproteínas G (GPCRs por sus siglas en inglés) comparten una arquitectura molecular común con siete segmentos transmembrana y un mecanismo de señalización común, en que ellos interactúan con proteínas G (GTPasas heterotriméricas) para regular la síntesis de segundos mensajeros intracelulares tales como AMP cíclico, fosfatos de inositol, diacilglicerol e iones de calcio. Esta topología es predicha desdeanálisis de perfiles de hidropatía y desde una cantidad limitada de evidencia experimental, mas importantemente desde estructuras de cristales de la rodopsina del pigmento del ojo, una proteína para la cual el estímulo de activación es la luz. Los GPCRs fueron clasificados por Kolakowsy en seis familias: la familia de rodopsina (A), la familia de receptores de secretina (B), la familia de receptores deglutamato metabotrópicos (C), receptores de factor de feromona fungal alfa y P, y receptores de AMP cíclico desde Dictyostelium (1). La abundancia de genes de GPCR en la mayoría de las especies eucariotas hace surgir preguntas acerca de cuáles propiedades podrían contar para los sucesos evolutivos de esta familia de genes. Análisis filogenéticos demuestran que la estructura núcleo de sietedominios transmembrana (7TM) es altamente conservada en la evolución, una característica que puede ser detectada por análisis bioinformáticos cuantitativos como fuerte selección de purificación (selección negativa). Así, aunque no hay evidencias de GPCRs en los organismos procariotas, se podría inferir que existió un ancestro común entre los organismos eucariortas y procariotas actuales que presentaronreceptores de 7 dominios transmembrana a partir de los cuales divergieron los miembros de la familia de receptores acoplados a proteínas G. Un hecho interesante que puede ayudar a inferir como el núcleo de t segmentos transmembranas (7TM) de los GPCRs ha evolucionado viene del hecho de que la mayor similitud de secuencia se da entre las hélices transmembranas de bacteriorodopsina y GPCR demamíferos y estos hallazgos han sido explicados por un mecanismo que involucra el arrastre de exones a partir de una proteína primitiva, lo cual se correlaciona con la gran variabilidad de exones entre las familias de los GPCRs y entre las especies (2) La base conceptual del proceso evolutivo de los GPCRs es el hecho de que la diversidad estructural de estas proteínas entre diferentes especies es elresultado de un largo proceso evolutivo, el cual está caracterizado por una acumulación continua de mutaciones. Si el receptor es requerido para la mantención de funciones vitales en un organismo, una conservación estructural suficiente es necesaria para asegurar la funcionalidad de la proteína receptora. La ocurrencia de GPCRs y de la señalización por proteína G data de 1.2 billones de añosatrás, lo cual es antes de que las plantas, fungi y animales emergieran de un ancestro común. Los GPCRs filogenéticamente más antiguos que han sido estudiados a la fecha incluyen receptores de feromonas fungales, receptores tipo receptores de cAMP y receptores tipo receptor de glutamato.
Las duplicaciones de genes intracromosomales, cromosomales completas, y duplicaciones del genoma completo subyacena la ganancia de genes que codifican para GPCRs. Desde este punto de vista, es interesante pensar cómo una misma familia de receptores que requieren proteína G estén en procesos tan variados, de acuerdo a esto es interesante notar que las duplicaciones de genes son una de las mayores fuentes de material genético desde los cuales los genes con nuevas funciones evolucionan. Una copia de un...