Scoperto un preadattamento biochimico nelle proteine G

Un gruppo di ricercatori dell’Universita’ di Toronto ha pubblicato sulla prestigiosa rivista Proceedings of the National Academy of Sciences uno studio compiuto utilizzando metodi statistici di Maximum Likelihood per ricostruire la sequenza di DNA ancestrale di un recettore della sottofamiglia C delle proteine di tipo G. Le proteine di tipo G comprendono alcune delle piu’ importanti proteine transmembrana presenti negli

Un gruppo di ricercatori dell'Universita' di Toronto ha pubblicato sulla prestigiosa rivista Proceedings of the National Academy of Sciences uno studio compiuto utilizzando metodi statistici di Maximum Likelihood per ricostruire la sequenza
di DNA ancestrale di un recettore della sottofamiglia C delle proteine di tipo G. Le proteine di tipo G comprendono alcune delle piu' importanti proteine transmembrana presenti negli animali (come ad esempio le opsine, che sono un componente fondamentale della retina e permettono la visione nei vertebrati).

Il recettore ricostruito nello studio e' quello che avrebbe dato origine ai recettori attualmente coinvolti nel metabolismo del glutammato metabotropico, ovvero dei recettori associati alla neurotrasmissione. Lo studio indica che probabilmente questi recettori hanno avuto origine molto presto nell'evoluzione degli animali per scopi molto diversi da quelli attuali, ma data una predisposizione originale (o preadattamento) a funzionare come recettori per il glutammato, in seguito sono stati cooptati per un ruolo molto diverso dopo aver alterato solo pochi siti chiave nella sequenza di DNA codificante per il recettore. Il glutammato e' un componente fondamentale del metabolismo cellulare, ed e' il piu' importante neurotrasmettitore eccitatorio nel sistema nervoso dei mammiferi. Il glutammato viene conservato in vescicole nelle sinapsi chimiche.
Dopo essere stato rilasciato dalle cellule pre-sinaptiche in seguito a impulsi dei nervi, il glutammato si lega a specifici recettori, come i recettori NMDA, nelle cellule post-sinaptiche. Al momento si ritiene che l'acido glutammico, derivato dal glutammato sia coinvolto nelle funzioni cognitive del cervello, come la memoria e l'apprendimento.

Lo studio di Kuang e colleghi e' l'ennesima dimostrazione di come strutture e cicli metabolici estremamente complessi, come il sistema dei recettori del glutammato fondamentale nel sistema nervoso dei mammiferi, possono spesso avere origine da strutture e cicli preesistenti richiedendo solo dei cambiamenti minimi nel DNA dei geni coinvolti.

Donghui Kuang, Yi Yao, David MacLean, Minghua Wang, David R. Hampson, and Belinda S. W. Chang.
Ancestral reconstruction of the ligand-binding pocket of Family C G protein-coupled receptors.
PNAS (2006) 103: 14050-14055

Francesco Santini