G-протеини и тяхната функция
Съдържание
От историята на откриването на С-протеините. 8
Структура и свойства. 8
Мембранна връзка. девет
Структурна и функционална организация на G-протеините. девет
Класификация по чувствителност към жетони . 10
Взаимодействие с ефекторни системи. десет
Регулиране на активността на G-протеините. единадесет
Аденилатциклазна система. 17
Влияние на бактериалните токсини върху активността на аденилатциклазата (ADP-рибозилиране на G-протеини) 20
Инозитол фосфатна система. 21.
Участие на калмодулиновия протеин в предаването на инозитол фосфатен сигнал. 22.
Саморегулация на системата . 23
α-субединица: общи свойства. 23.
β и γ субединици: общи характеристики. 24
G-протеини: βγ-субединици . 25
GTP-свързващите протеини образуват две основни семейства G-протеини и GTP-свързващи протеини с ниско молекулно тегло. 28
Сигнализиращите G-протеини са универсални медиатори в предаването на хормонални сигнали от рецептори на клетъчната мембрана към ефекторни протеини, които индуцират крайния клетъчен отговор. Когато рецепторна молекула със седем домена, локализирана в мембраната на сензорна клетка, се активира от някои промени във външната среда, тя претърпява конформационни промени. Последните се откриват
G-протеини, свързани с мембраната, които от своя страна активират ефекторни молекули в мембраната. Това често води до освобождаване на вторични пратеници в цитозола.
Те са обект на интензивно изследване поради участието им в много важни физиологични процеси. G-протеините, участващи в предаването на сигнала, са членове на голямото суперсемейство на гуанин-свързващи протеини. G-протеините са прецизни регулатори, които включват или изключват активността на други молекули.
Приблизително 80% от първичните пратеници (хормони, невротрансмитери, невромодулатори) взаимодействат със специфични рецептори, които са свързани с ефектори чрез G-протеини.
G-протеини - протеини, които свързват гуанозиновите нуклеотиди. G-протеините, свързани с рецепторите, са свързани с мембраната. В неактивно състояние те са свързани с БВП. Когато рецепторът се свърже с лиганда, HDF се заменя с GTP, което води до активиране. Този процес е относително бавен и протича в рамките на секунди - десетки секунди.
G-протеините на биологичните мембрани имат хетеротримерна структура. Те се състоят от големи α-субединици (около 45 килодалтона - kDa), както и от по-малки β и γ-субединици, α-субединицата има активност на GTPase, в неактивна (изключена) форма свързва молекулата на GDP на активното място. Субединиците β и γ са взаимосвързани и не могат да бъдат дисоциирани при физиологични условия. В неактивно състояние βγ-комплексът е свободно свързан с α-субединицата. Γ-субединицата е свързана с цитоплазмения лист на биологичната мембрана чрез геранил-геранилова верига (20 въглеродни атома във веригата), която е сходна по структура с холестерола. Α-субединицата също е свързана с мембраната от мастна киселина с дължина на веригата от 14 въглеродни атома (миристинова киселина). Такива връзки гарантират, че G-протеиновият комплекс се задържа в равнината на мембраната, но в същото време е в състояние лесно да се движи в тази равнина. Лесно е да си представим как целият комплекс на G-протеина с прикрепен HDP се движи в мембранната равнина под действието на топлинни сили, две семейства протеини - хетеротримерни гуанозин нуклеотидни свързващи протеини (G-протеини) и гуанозин трифосфатази (GTPases) отдалечено свързани с тях, по време на свързването на GTP и активират надолу по веригата сигнални компоненти от клетъчната повърхност. Малките GTPases участват в контрола на основните свойства на клетката - полярността на формата и процесите на разделяне и диференциация. G-протеините обикновено регулират по-специализирани сигнали - производството на вторични пратеници. И двата са способни да хидролизират GTР и по този начин да изключат сигнала.
Тъй като β - и γ-субединиците на G-протеините са изключително консервативни, G-протеините обикновено се отличават с техните α-субединици. В допълнение към GTP-свързващия мотив, всяка Galpha последователност съдържа поне едно място за свързване на двувалентен катион, както и места за ковалентна модификация от бактериални токсини, които катализират NAD-зависимите ADP-рибозилтрансферазни реакции. G-протеините, които стимулират аденилатциклазата (Gs) или участват във фототрансдукция (Gt, трансдуцин), служат като субстрати за ADP-рибозилиране, катализирани от холерен токсин в един от остатъците на аргинин, което води до блокиране на дезактивирането на тези протеини. Gs, G-протеин, който инхибира аденилат циклазата, (Gi) и G-протеин с все още неизвестна функция (Go) ADP-рибозилиран от коклюшен токсин в цистеиновия остатък, разположен в С-края. Тази модификация пречи на взаимодействието между G-протеина и рецепторите. Определя последователността на G-протеин на плъх (Gx), който е нечувствителен към коклюшен токсин.