Transducina: la G-proteina mediatrice della fototrasduzione vertebrata

Meccanismo molecolare della trasduzione del segnale visivo

La transducina (G_t) è una proteina G eterotrimerica (sottounità α, β, γ) che accoppia l'assorbimento del fotone da rodopsina alla cascata fosfodiesterasi (PDE6) nei fotorecettori bastoncelli e coni.

Cascata fototrasduzione (Via bastoncelli)

1. Assorbimento fotone: 11-cis-retinale in rodopsina isomerizza a all-trans → cambiamento conformazionale a metarodopsina II (R*).
2. R* Attiva transducina: Catalizza scambio GDP→GTP su G_αt (tasso: ~100-1000 transducine/R*).
3. Dissociazione sottounità: G_αt-GTP si separa da G_βγ.
4. Attivazione PDE6: G_αt-GTP lega sottounità γ inibitorie PDE6 → allevia inibizione sottounità catalitiche α/β.
5. Idrolisi cGMP: PDE6 attivato idrolizza rapidamente cGMP → [cGMP] cala.
6. Chiusura canali: Canali cationici cGMP-dipendenti (CNGA1/CNGB1) chiudono → afflusso Na⁺/Ca²⁺ si ferma.
7. Iperpolarizzazione: Potenziale membrana fotorecettore passa da ~–40 mV a –70 mV → rilascio glutammato ridotto.
8. Amplificazione segnale: Singolo R* attiva centinaia transducine → ogni PDE idrolizza ~1000 cGMP/s → amplificazione massiccia.

Terminazione segnale (Recupero)

1. Quenching R*: Chinasi rodopsina (GRK1) fosforila R* → legame arrestina.
2. GTPasi G_αt: Attività GTPasi intrinseca (accelerata da RGS9) idrolizza GTP → GDP.
3. Riassociazione: G_αt-GDP + G_βγ → eterotrimero inattivo.
4. Inattivazione PDE6: Sottounità γ rilegano sottounità catalitiche.
5. Ripristino cGMP: Guamilato ciclasi (regolata GCAP1/2) sintetizza cGMP → canali riaprono.

Adattamento alla luce

• Luce di fondo → riduzione costante cGMP → canali parzialmente chiusi → risposta compressa (legge Weber-Fechner).
• Feedback calcio via GCAPs e recoverin modula guadagno.

Rilevanza clinica

• Mutazioni in GNAT1 (G_αt), PDE6A/B, CNGA1 causano cecità notturna stazionaria congenita o retinite pigmentosa.
• Traslocazione transducina tra segmenti esterno e interno avviene durante adattamento luce/buio.