receptores acoplados à proteína G (GPCRs) constituem uma grande e diversa família de proteínas cuja função primária é transduzir estímulos extracelulares em sinais intracelulares. Estão entre as maiores e mais diversas famílias de proteínas em genomas de mamíferos. Com base na homologia com rodopsina, prevê-se que contenham sete hélices de membrana, uma N-termina extracelular e uma C-termina intracelular. Isto dá origem aos seus outros nomes, os receptores de 7-TM ou os receptores heptaelicais. Os GPCR transduzem estímulos extracelulares para dar sinais intracelulares através da interacção dos seus domínios intracelulares com proteínas G heterotriméricas, e a estrutura cristalina de um membro deste grupo, a rodopsina bovina, foi recentemente resolvida (Palczewski et al., 2000).
A presença de GPCR nos genomas de bactérias, leveduras, plantas, nematóides e outros grupos de invertebrados defende uma origem evolutiva relativamente precoce deste grupo de moléculas. A diversidade dos GPCR é ditada tanto pela multiplicidade de estímulos aos quais respondem, como pela variedade de vias de sinalização intracelular que activam. Estas incluem luz, neurotransmissores, odoríferos, aminas biogénicas, lípidos, proteínas, aminoácidos, hormonas, nucleótidos, quimiocinas e, sem dúvida, muitas outras. Além disso, existem pelo menos 18 proteínas humanas diferentes Gα às quais podem ser acopladas GPCRs (Hermans, 2003; Wong, 2003). Estas proteínas Gα formam complexos heterotriméricos com subunidades Gβ, das quais existem pelo menos 5 tipos, e Gγ subunidades, das quais existem pelo menos 11 tipos (Hermans, 2003).
Estimatos do número de GPCRs no genoma humano variam muito. Com base nas suas sequências, bem como nas suas funções conhecidas ou suspeitas, estima-se que existam cinco ou seis classes principais de GPCR. Numa análise recente dos GPCRs no genoma humano, foram enumerados mais de 800 GPCRs (Fredriksson et al., 2003). Deste total, 701 pertenciam à família rhodopsin (tipo A) e, destes, 241 eram não-lobalizantes (Fredriksson et al., 2003). De acordo com esta análise, existem aproximadamente 460 receptores olfactivos tipo A, embora as estimativas variem entre 322 (Glusman et al., 2001; Takeda et al., 2002) e 900 (Venter et al., 2001), dos quais 347 já foram clonados (Zozulya et al., 2001). Este grande número de receptores olfactivos é responsável pela capacidade dos humanos de detectar uma grande variedade de ligandos exógenos (olfactivos). Um estudo semelhante ao de Fredriksson et al. (Fredriksson et al., 2003) identificou 367 endoGPCRs humanos e 392 endoGPCRs de rato (Vassilatis et al., 2003); o termo endoGPCR refere-se a GPCRs para os ligandos endógenos (não olfativos). Tendo em conta a existência conhecida de variantes alternadas e isoformas de edição de GPCR, é provável que o número real de GPCR nunca seja conhecido e seja muito superior ao estimado.
A árvore apresentada ilustra as relações entre as sequências primárias de proteínas de 274 GPCR do tipo A rhodopsin; para maior clareza, não foram incluídos os receptores da família das secretinas (dos quais existem 15), a família dos receptores de adesão (24), a família dos receptores de glutamato (15) e a família dos receptores frizzled/taste2 (24). Para construir esta árvore, a lista de receptores utilizada por Fredriksson et al. (Fredriksson et al., 2003) serviu como ponto de partida, e os receptores `orphan’ recentemente descobertos foram adicionados à lista (http://kidb.bioc.cwru.edu/rothlab/jalview/viewJalView.html).
A sequência proteica de cada receptor foi obtida, e as sequências dos receptores N- e C-termini, que são de comprimento variável e mostram pouca semelhança entre os receptores, foram aparados manualmente. As sequências proteicas foram então alinhadas e a árvore foi desenhada utilizando o servidor ClustalW (http://clustalw.genome.ad.jp). Um ficheiro de alinhamento está disponível em http://kidb.bioc.cwru.edu/rothlab/jalview/viewJalView.html e pode ser examinado com uma interface mais amigável utilizando o applet JalView nesse site. A informação do acoplamento de proteínas G no poster é derivada da revisão por Wong (Wong, 2003).
Os agrupamentos dos receptores no poster são assim semelhantes, mas não idênticos, aos de Fredriksson et al. (Fredriksson et al., 2003). Por exemplo, os grupos de Fredriksson α, β, γ e δ, que parecem ser `monofiléticos’ na sua árvore, não eram monofiléticos na nossa; isto deve-se provavelmente a ligeiras diferenças nas opções utilizadas nos dois alinhamentos, e à relativa imprecisão da localização das raízes dos ramos em ambas as árvores. Curiosamente, os receptores órfãos GPR57 e GPR58 foram agrupados com os receptores de aminas vestigiais, e a comparação das suas sequências indica que estes órfãos constituem provavelmente o equivalente humano dos receptores de aminas vestigiais de roedores do tipo 2. Assim, árvores deste tipo podem servir para ajudar no processo de `de-orphanização’ dos receptores.