Proteíny G Štruktúra, typy a funkcie

Ten G ani Guanínové nukleotidové proteíny, Sú to proteíny spojené s plazmatickou membránou patriacou rodine „spojiek“ signálov, ktoré majú dôležité funkcie v mnohých procesoch transdukcie signálu v eukaryotických organizmoch.

V literatúre sú G proteíny opísané ako binárne molekulárne spínače, pretože ich biologická aktivita je určená zmenami v ich štruktúre danej nukleotidovými druhmi, ku ktorým sú schopné spájať: guanozínové nukleotidy (difosfát (GDP) a typosfát (GTP)).

Štruktúra proteínu Ras, monomérny G proteín (zdroj: Mark 'Absturz' [verejná doména] prostredníctvom Wikimedia Commons)

Všeobecne sa aktivujú receptormi rodiny proteínu známych ako receptory spojené s GPCR (GPCR, angličtina “Prijímače spojené s G-proteínom “), ktorí prijímajú externý počiatočný signál a robia z neho konformačné zmeny, ktoré spúšťajú aktiváciu, ktorá sa následne premieta do aktivácie iného efektora proteínu.

Niektorí autori sa domnievajú, že kódujúce gény pre túto rodinu proteínov sa vyvíjali v duplikácii a divergencii pôvodného génu, ktorého produkt bol vylepšený a čoraz viac sa špecializoval.

Medzi širokú škálu bunkových funkcií, ktoré majú tieto proteíny, patrí translokácia makromolekúl počas syntézy proteínov, transdukcia hormonálnych signálov a senzorických stimulov, ako aj regulácia proliferácie a diferenciácie buniek.

Z tohto typu proteínu boli opísané dve triedy: malé G proteíny a heterotrofimérne G proteíny. Prvá tri dimenzionálna štruktúra G proteínu bola získaná viac ako desať rokov od malého G proteínu známeho ako Ras.

[TOC]

Štruktúra

Štrukturálne povedané, sú rozpoznávané dva typy g -proteínov: malé G proteíny a heterotrimické G proteíny, oveľa zložitejšie.

Malé G proteíny sú tvorené jediným polypeptidom približne 200 aminokaceóznych odpadov a približne 20-40 kDa. slučky.

Na druhej strane heterotrofimérne G proteíny sú komplexné membránové proteíny, ktoré sú zložené z troch polypeptidových reťazcov, známe ako podjednotky a, p a y.

-A podjednotka váži medzi 40 a 52 kDa, má guanínovú nukleotidovú väzbovú oblasť a má aktivitu GTPASA na hydrolyzné väzby medzi skupinami fosfátov GTP.

A podjednotky rôznych G proteínov zdieľajú niektoré štrukturálne domény, ako je únia GTP a hydrolýza, ale sú veľmi odlišné vo väzbových miestach receptora a efektorových proteínoch.

Môže vám slúžiť: mitotické vreteno

-Podjednotka β má mierne nižšiu molekulovú hmotnosť (medzi 35 a 36 kDa).

-Na druhej strane je podjednotka y oveľa menšia a má približnú molekulovú hmotnosť 8 kDa.

Všetky heterotrofimérické G. Tieto dve domény sú tak silne spojené, že sa uvažujú ako jedna funkčná jednotka.

Chlapci

Ako už bolo spomenuté, existujú dva typy G proteínov: malé a heterotriméricas.

Malé G proteíny majú funkcie v bunkovom raste, sekrécii proteínov a interakcii intracelulárnych vezikúl. Pokiaľ ide o ich časť, heterotrofimérne G proteíny sú spojené s transdukciou signálu z povrchových receptorov a tiež pôsobia ako spínače, ktoré sa striedajú medzi dvoma stavmi v závislosti od pridruženého nukleotidu.

Malé G proteíny

Tieto proteíny sa tiež nazývajú malé GTPAS, malé proteíny GTP spojenia alebo superrodina proteínov RAS a tvoria nezávislú nadrodinu vo veľkej triede hydrolázy GTP s regulačnými funkciami.

Tieto proteíny sú veľmi rozmanité a kontrolujú viac bunkových procesov. Vyznačujú sa zachovanou doménou väzby na GTP, doménou „G“. Spoja tohto nukleotidového fosfátu spôsobuje malé konformačné zmeny vo svojej katalytickej doméne v GD proteínoch.

Jeho aktivita úzko súvisí s proteínmi aktivujúcimi GTPASA (GAP, angličtina “Proteín aktivujúci GTPázu “) a s faktormi výmeny nukleotidov Guanina (GEF, angličtina “Výmenný faktor guanínových nukleotidov “).

V eukaryotoch bolo opísaných päť tried alebo rodín malých G proteínov:

-Ras

-Rho

-Búda

-Sar1/arf

-Spustený

RAS a RHO proteíny kontrolujú genetickú expresiu a proteíny RHO tiež modulujú reorganizáciu cytoskeletu. Proteíny skupiny RAB a SAR1/ARF majú vplyv na vezikulárny transport a proteíny regulujú jadrový transport a bunkový cyklus.

Heterotrofimérne G proteíny

Tento typ proteínu si tiež zaslúži súvislosť s dvoma ďalšími proteínovými faktormi, takže signálna cesta zvonka do bunkového interiéru pozostáva z troch prvkov v nasledujúcom poradí:

1.    Ten spojené receptory Proteíny G
2.    Ten G
3.    Ten Bielkovina alebo Efektívne kanály

Môže vám slúžiť: Lenticela

Existuje veľká diverzita heterotrofimérneho g proteínu G a to súvisí s veľkou rozmanitosťou a podjednotiek, ktoré existujú v prírode, v ktorej sa zachováva iba 20% aminokyselinovej sekvencie.

Zvyčajne sú heterotrofimérne G proteíny G proteíny vďaka rozmanitosti a podjednotky, založené hlavne na ich funkčných a sekvenčných podobnostiach.

Podjednotky α tvoria štyri rodiny (rodina GS, rodina GI/O, rodina GQ a rodina G12). Každá rodina sa skladá z iného „izotypu“, ktorý spolu pridáva viac ako 15 rôznych spôsobov a podjednotiek a.

Rodina gsiež

Táto rodina obsahuje zástupcov, ktorí sa tiež podieľajú na pozitívnej regulácii proteínov adenylátu cyklázy a je exprimovaná vo väčšine typov buniek. Skladá sa z dvoch členov: GS a Golf.

Index “Sh " Vzťahuje sa na stimuláciu (z angličtiny “Stimulácia) a index “Olf " Vzťahuje sa na „vôňu“ (z angličtiny „Olfrakcia“). Golfové proteíny sú exprimované najmä v senzorických neurónoch zodpovedných za vôňu.

Rodina gi/o

Toto je najväčšia a rozmanitá rodina. Sú exprimované v mnohých typoch buniek a sprostredkujú inhibíciu niekoľkých typov adenylciclassov závislých od prijímania (index “Jo " odkazuje na inhibíciu).

Proteíny so skupinou a podjednotky sú exprimované najmä v bunkách centrálneho nervového systému a majú dve varianty: A a B.

Rodina gOtázka

Proteíny s touto rodinou a podjednotky sú zodpovedné za reguláciu fosfolipázy C. Táto rodina pozostáva zo štyroch členov, ktorých podjednotky α sú vyjadrené rôznymi génmi. Sú hojné v pečeňových bunkách, v obličkových bunkách a pľúcach.

Rodina g12

Táto rodina je vyjadrená všadeprítomne v organizmoch a nie je známa s istotou, čo presne sú bunkové procesy regulované proteínmi s týmito podjednotkami.

Podjednotky p a y

Aj keď rozmanitosť alfa štruktúr je rozhodujúca pre identifikáciu heterotimérnych proteínov, existuje tiež veľa diverzity vzhľadom na ďalšie dve podjednotky: beta a gama gama a gama.

Funkcia

G proteíny sa podieľajú na „smerovaní“ signálov z receptorov v plazmatickej membráne po efektorové kanály alebo enzýmy.

Najbežnejším príkladom funkcie tohto typu proteínu je v regulácii enzýmu adenylátovej cykly, enzýmu zodpovedného za syntézu adenozínu 3 ', 5'-monofosfátu alebo jednoducho cyklický AMP, molekula, ktorá má dôležité funkcie ako druhý posol ako druhý posol. V mnohých známych bunkových procesoch:

Môže vám slúžiť: kaliciformné bunky

-Selektívna fosforylácia proteínov so špecifickými funkciami

-Genetická transkripcia

-Reorganizácia cytoskeletu

-Sekrécia

-Depolarizácia membrány

Nepriamo sa zúčastňujú na regulácii inozitolových signalizačných vodopád (fosfatidylinitol a ich fosforylované deriváty), ktoré sú zodpovedné za kontrolu procesov závislých od vápnika, ako je chemiotaxia a sekrécia rozpustných faktorov.

Mnoho iónových kanálov a transportných proteínov je priamo kontrolovaných proteínovými proteínmi G. Podobne sú tieto proteíny zapojené do mnohých zmyslových procesov, ako sú videnie, zápach,.

Ako fungujú?

Spôsob interakcie G proteínu s efektorovými proteínmi je typický pre každú triedu alebo rodinu proteínu.

Pre g-grebránové receptorové G proteíny (heterotrofimérne G proteíny), spojenie guanínového nukleotidu, ako je GDP alebo guanosín difosfát na podjednotku a spôsobuje spojenie troch podjednotiek, tvoriacich komplex známy ako Gapy alebo GDP, ktorý je spojený do membrány.

Ak sa molekula HDP následne vymení molekulou GTP, a podjednotka a priviazaná k GTP disociáciám z p a y podjednotiek, čím sa tvorí samostatný komplex známy ako Gα-GTP, ktorý je schopný zmeniť aktivitu jeho enzýmov alebo diana dopravného dopravníka. bielkovina.

Hydrolytická aktivita tejto podjednotky vám umožňuje dokončiť aktiváciu a vymieňať si GTP za nový HDP a presunúť sa do neaktívnej konformácie.

V neprítomnosti excitovaných receptorov, ktoré sú spojené s procesom výmeny HDP HDP, je to veľmi pomalé, čo znamená, že heterotrimické GD proteíny vymieňajú HDP pomocou GTP fyziologicky dôležitou rýchlosťou, keď sú spojené s ich vzrušenými receptormi.

Odkazy

1. Gilman, G. (1987). G proteíny: Prevodníci signálov generovaných prijímačom. Ročné recenzie v biochémii, 56, 615-649.
2. Milligan, G., & Kostenis a. (2006). Heterotrimické G-proteíny: Krátka história. Britský denník farmakológie, 147, 546-555.
3. Offermanns, s. (2003). G-proteíny ako prevodcovia v transmembránovej signalizácii. Pokrok v biofyzike a molekulárnej biológii, 83, 101-130.
4. Simon, m., Strathmann, m. P., & Gautam, n. (1991). Diverzita G proteínov pri prenose signálu. Veda, 252, 802-808.
5. Syrovatkina, v., Veselé, K. Ani., Dey, r., & Huang, x. (2016). Regulácia, signalizácia a fyziologické funkcie G-proteínov. Journal of Molecular Biology, 428(19), 3850-3868.