G protein
G proteiny jsou rodinou GTPáz důležitých ve vnitrobuněčné signalizaci. Existují u nich dvě konformace: „zapnutá“, jsou-li navázány ke GTP, a „vypnutá“, mají-li navázán GDP. Přepínání mezi těmito stavy je zprostředkováno GEF (guanine nucleotide–exchange factor), proteiny, které katalyzují disociaci GDP z G proteinu; k vazbě GTP pak dochází samovolně v důsledku jeho vyšší koncentrace v cytoplazmě. Změna konformace vyvolaná vazbou GTP umožňuje G proteinu aktivovat další proteiny buněčných signálních kaskád. Rychlost hydrolýzy GTP závisí mj. na aktivitě GAP (GTPase-accelerating protein) proteinů, které mohou také reagovat na extracelulární signály.[1]
Za objev a popsání funkce G proteinů obdrželi v roce 1994 Alfred G. Gilman a Martin Rodbell Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu. Gilman a Rodbell se původně snažili vysvětlit mechanismus stimulace buněk adrenalinem. Zjistili, že cytosolické enzymy, jako např. adenylátcykláza, nejsou aktivovány receptorem přímo, ale prostřednictvím G proteinu, který je receptorem aktivován, a může adenylát cyklázu stimulovat k produkci druhého posla, cyklického AMP.
Signalizace
Existují dvě odlišné třídy G proteinů: heterotrimerické (velké) G proteiny, aktivované GPCR (G-protein-coupled receptor) receptory, sestávající z α (alfa), β (beta) a γ (gama) podjednotek a monomerické G proteiny patřící do rodiny Ras malých GTPáz. Malé GTPázy jsou monomerické proteiny sekvenčně homologické α-podjednotce heterotrimerických G proteinů.
Heterotrimerické G proteiny
Heterotrimerické G proteiny jsou v neaktivním stavu asociovány se specifickými membránovými receptory. Skládají se z podjednotek Gα; a těsně svázaných Gβγ. Po vazbě ligandu na receptor dochází k jeho konformační změně a je schopný katalyzovat (podobně jako GEF) výměnu GDP navázaného na Gα podjednotce asociovaného G proteinu za GTP. Jakmile došlo k vazbě GTP, komplex Gα•GTP disociuje od Gβγ podjednotky, oba komplexy však zůstávají vázané v membráně, neboť Gα a Gγ podjednotky mají kovalentně vázaný lipidový řetězec (myristoylový, palmitoylový nebo prenylový zbytek[zdroj?]), pomocí nějž jsou v membráně zakotveny.[1] Gα s navázaným GTP může aktivovat efektorové proteiny, dokud nedojde k hydrolýze navázaného GTP na GDP. Gα podjednotka je sama GTPázou, a je tak schopná katalyzovat vlastní inaktivaci. Hydrolýzu může ještě urychlit protein RGS (regulator of G protein signaling)[1], čímž se zkracuje doba, po kterou může Gα podjednotka aktivovat efektorové proteiny. Po hydrolýze GTP se inaktivovaná Gα podjednotka rychle opět asociuje s Gβγ.
Malé GTPázy
Malé GTPázy vážou podobně jako heterotrimerické G proteiny GDP a GTP a jsou zodpovědné za přenos signálu v buňce. Na rozdíl od heterotrimerických G proteinů existují jako monomery a k žádné disociaci po aktivaci tedy nedochází – fungují jako samostatná Gα podjednotka heterotrimerických G proteinů. Do této třídy patří důležité regulační proteiny, zejména z pěti[2] rodin:
- Ras rodina
- Rho rodina
- Rab rodina
- Arf/Sar rodina (Arf, Sar)
- Ran rodina
U člověka je 170 zástupců (proteinů).[2]
Podjednotky
Gs alfa podjednotka
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku G protein na anglické Wikipedii.
Literatura
- (anglicky) Harvey F. Lodish a kolektiv: Molecular Cell Biology, W. H. Freeman & Co., New York 2004, ISBN 0-7167-4366-3
Související články
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu G protein na Wikimedia Commons
Média použitá na této stránce
Autor: Tento vektorový obrázek byl vytvořen programem Adobe Illustrator., Licence: CC BY-SA 4.0
G Protein Activity Cycle; ciclo fisiológico del inicio de cascada de transducción de la señal mediada por un GPCR y una proteína G heterotrimérica. Para su explicación, véase http://es.wikipedia.org/wiki/Proteína_G
Structure of a heterotrimeric G-protein that consists of a chimeric αt/αi subunit (blue) and the βγ subunit (red, green). This image has been created on the basis of the crystal structure data.