G протеин

Под именем G белки представляет собой негомогенную группу белков, которые могут связывать нуклеотиды гуанозиндифосфат (GDP) и гуанозинтрифосфат (GTP).

Они играют решающую роль в передаче и «трансляции» внеклеточных сигналов в клетку и внутри нее. Гетеротримерные G-белки на основе мембран являются посредником между внеклеточным и внутриклеточным пространством, а так называемые малые G-белки, расположенные в цитозоле клеток, обеспечивают передачу сигналов внутри клетки.

Что такое G-белок?

G-белки, также известные как GTPases, представляют собой негомогенную группу белков, которые играют решающую роль в передаче внеклеточных сигналов внутрь и внутри клетки. Все G-белки характеризуются тем, что они могут связывать нуклеотиды GTP и GDP.

Их можно разделить на две большие группы мембраносвязанных гетеротримерных белков G и так называемых малых мономерных белков G. Мономерные G-белки расположены в цитозоле клеток и действуют как вторичные мессенджеры для передачи сигналов внутри клетки. Связанные с мембраной G-белки состоят из субъединиц альфа, бета и гамма. В неактивном состоянии GDP привязан к альфа-субъединице.

Внеклеточный стимул (сигнал) запускает процесс, в котором GDP заменяется GTP, и в то же время происходит диссоциация между альфа-субъединицей и бета-гамма-субъединицей. Две бета- и гамма-субъединицы остаются вместе как активная функциональная единица даже в последующих процессах в качестве бета-гамма-субъединицы. Таким образом, обмен GDP с помощью GTP соответствует переключению из неактивного «положения ВЫКЛ» в активированное «положение ВКЛ».

Функция, эффект и задачи

Как и клетки животных, клетки человека защищены клеточной мембраной, которая непроницаема для больших молекул или патогенных микробов. С одной стороны, клеточная мембрана обеспечивает защиту внутреннего цитозоля и ядра клетки; с другой стороны, это может быть проблемой для необходимой коммуникации и обмена информацией между клетками, внутри клетки и между внеклеточным и внутриклеточным пространством.

Основная функция мембраносвязанных гетеротримерных G-белков, из которых известна около 21 различных альфа-субъединиц, состоит в передаче сигнала из внеклеточного пространства внутрь клетки. Передача сигналов необходима для передачи сигналов и перевода определенных «инструкций» в клеточные метаболические процессы. Смысл в том, чтобы получать важные сообщения, которые поступают в клетку извне через посреднические вещества, гормоны или нейротрансмиттеры, и переводить их как «рабочие инструкции» для клетки и передавать их вторичным посредникам внутри клетки, которые обеспечивают дальнейший транспорт внутри цитозоля. ,

Процесс трансдукции также играет важную роль в передаче определенных чувствительных стимулов, таких как зрение, слух, вкус и запах. Передача сигнала не менее важна для функционирования определенных контуров управления, которые контролируют температуру тела, артериальное давление, функцию сердца и многие другие бессознательные параметры. Проще говоря, гетеротримерные G-белки, закрепленные в клеточной мембране, воплощают активную точку очистки для сигнальных веществ, которые передаются в трансформированной форме небольшим G-белкам внутри клетки, которые действуют как вторичные мессенджеры.

Малые G-белки, из которых известно более 100 различных форм, выполняют широкий спектр задач внутри клетки.Например, они участвуют в регуляции экспрессии генов, организации цитоскелета, транспорте веществ между ядром и цитоплазмой, а также в обмене веществ с лизосомами и пролиферации клеток.

Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения

Как и для всех других белков, основными строительными блоками G-белков являются так называемые протеиногенные аминокислоты, 23 из которых известны на сегодняшний день. В то время как метаболизм клетки способен сам синтезировать большинство аминокислот, некоторые аминокислоты, описанные как незаменимые, необходимо принимать с пищей.

Сборка белков происходит либо с нуля, связывая аминокислоты в генетически предопределенной последовательности, либо путем сборки существующих фрагментов частично разобранных длинноцепочечных белков. Фрагменты также могут состоять из пептидов или полипептидов, которые, согласно определению, состоят из менее чем 100 аминокислот. Синтез белков G происходит в каждой отдельной клетке в сложных процессах на основе сегментов генов, ранее скопированных в мРНК, которые определяют аминокислотную последовательность каждого отдельного белка.

Поскольку G-белки в своем разнообразии участвуют практически во всех процессах контроля и регуляции каждой отдельной клетки, а взаимосвязь между активированным и инактивированным состоянием очень динамична, моментальный снимок их концентрации или активности в клетках невозможен и не имеет смысла. Все ли G-белки в сети выполняют «нормальную» работу, можно оценить только косвенно через состояние здоровья.

Заболевания и расстройства

В случае белков, которые являются функциональной или активирующей частью фермента, гормона или другой функциональной единицы, существует риск того, что ошибка в их аминокислотной последовательности приведет к тому, что они потеряют свою функцию, а фермент или гормон потеряют часть своей эффективности. В большинстве случаев «белковый дефект» имеет соответствующий генетический дефект.

Мутация сегмента гена приводит к неправильной спецификации аминокислотной последовательности и, следовательно, к неправильной конструкции соответствующего белка. G-белки не избавлены от таких генетически обусловленных ошибок в схеме. Однако G-белки также теряют свою функцию, если виноваты рецепторы, связанные с G-белками.

В обоих случаях снижение способности передавать сигналы вызывает определенное заболевание или способствует его развитию. Заболевания, которые связаны с нарушением функции G-белков, включают, например, псевдогипопаратиреоз, акромегалию, гиперфункциональную аденому щитовидной железы, опухоли яичников и некоторые другие.