GTP

Qué es el GTP y en qué se diferencia del ATP

El nombre completo, guanosín trifosfato, indica su composición: guanosina (guanina + ribosa) unida a tres residuos de fosfato. La denominación química sistemática es 9-β-D-ribofuranosilguanina-5'-trifosfato. Quien conozca el ATP reconocerá enseguida la analogía: la diferencia reside en la base nitrogenada (guanina en lugar de adenina). Ambos pertenecen al grupo de los nucleósidos trifosfato y almacenan energía en los enlaces entre sus grupos fosfato.

Con todo, el GTP no es un simple doble del ATP. Sus papeles son más selectivos. El ATP alimenta la mayor parte del trabajo mecánico y biosintético de la célula; el GTP, en cambio, aparece como regulador específico de unas pocas vías que exigen un control fino, sobre todo la transducción de señales y la elongación de la cadena polipeptídica en el ribosoma.

Papel en las proteínas G

Las proteínas G deben su nombre precisamente a su capacidad de unir GTP. En estado de reposo, la proteína mantiene unido un GDP (guanosín difosfato). Cuando un receptor de membrana recibe una señal externa (una hormona, un neurotransmisor, incluso un fotón en la retina), la proteína G intercambia su GDP por un GTP y pasa al estado activo, lo que desencadena cascadas intracelulares de segundo mensajero. La señal se apaga cuando la propia proteína G, que posee actividad GTPasa intrínseca, hidroliza el GTP de vuelta a GDP.

Ese mecanismo de encendido y apagado explica por qué las mutaciones que anulan la actividad GTPasa resultan tan peligrosas: la proteína permanece constantemente activa. Varias oncoproteínas de la familia Ras funcionan exactamente así, y su relación con la proliferación celular descontrolada se conoce desde los años ochenta.

Otras funciones del GTP

En el ciclo del ácido cítrico, la enzima succinil-CoA sintetasa genera una molécula de GTP (o ATP, según la isoforma) por cada vuelta del ciclo. Esa producción estequiométrica convierte al GTP en un indicador fiable del flujo metabólico mitocondrial en determinados tejidos, como la célula beta pancreática.

El citoesqueleto también depende del GTP. Los dímeros de tubulina incorporan GTP durante el ensamblaje de los microtúbulos; tras la polimerización, el nucleótido se hidroliza a GDP, y esa diferencia entre «caperuza» de GTP y cuerpo de GDP confiere al microtúbulo su característica inestabilidad dinámica. Sin ella, procesos como la división celular o el transporte axonal no podrían desarrollarse con normalidad.

Preguntas frecuentes

¿Por qué la célula necesita GTP si ya tiene ATP?

Porque la especificidad importa. Separar el «combustible general» (ATP) del «interruptor de señalización» (GTP) permite a la célula regular procesos críticos sin que el ruido del metabolismo energético global los interfiera.

¿Qué son las GTPasas?

Enzimas capaces de hidrolizar el GTP a GDP y fosfato inorgánico. Esa hidrólisis actúa como un reloj: cuando se completa, la proteína vuelve a su estado inactivo. Las GTPasas de la superfamilia Ras, Rho y Rab son las mejor caracterizadas.

¿Las mutaciones en proteínas G causan cáncer?

Pueden contribuir. Las mutaciones que impiden la hidrólisis del GTP mantienen la proteína permanentemente activa, lo que favorece la proliferación celular. Las mutaciones de KRAS son un ejemplo bien documentado en adenocarcinomas de pulmón, páncreas y colon.

Referencias

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 6.ª ed. Garland Science; 2015. Cap. 3 y 15.
2. Lodish H, Berk A, Kaiser CA, et al. Molecular Cell Biology. 8.ª ed. W.H. Freeman; 2016. Cap. 15: Signal Transduction and G Protein-Coupled Receptors.
3. Vetter IR, Wittinghofer A. The guanine nucleotide-binding switch in three dimensions. Science. 2001;294(5545):1299-1304.
4. Simanshu DK, Nissley DV, McCormick F. RAS Proteins and Their Regulators in Human Disease. Cell. 2017;170(1):17-33.