Proteine ​​G -Struktur, Typen und Funktionen

Der G entweder Guanin -Nukleotidbindungsproteine, Sie sind Proteine, die mit der Plasmamembran assoziiert sind, die zu einer Familie von „Kupplern“ von Signalen gehört, die in vielen Signaltransduktionsprozessen in eukaryotischen Organismen wichtige Funktionen haben.

In der Literatur werden G -Proteine ​​als binäre molekulare Schalter beschrieben, da ihre biologische Aktivität durch die Veränderungen ihrer Struktur bestimmt wird, die durch die Nucleotidspezies angegeben sind, zu denen sie sich verbinden können: Guanosin -Nukleotide (Diphosphat (GDP) und Typosphat (GTP)).

Struktur des Ras -Proteins, ein monomeres G -Protein (Quelle: Mark 'Absturz' [Public Domain] über Wikimedia Commons)

Sie werden im Allgemeinen durch Rezeptoren einer Proteinfamilie aktiviert, die als GPCR -gekoppelte Rezeptoren (GPCR, English "bekannt istG-Protein-gekoppelte Empfänger "), die ein externes Anfangssignal empfangen und es Konformationsänderungen machen, die die Aktivierung auslösen, die sich anschließend in die Aktivierung eines anderen Effektorproteins übersetzt.

Einige Autoren sind der Ansicht, dass sich die kodierenden Gene für diese Proteinfamilie in Duplikation und Divergenz eines gemeinsamen Stammgens entwickelt haben, dessen Produkt raffiniert und spezialisiert war.

Unter den Vielfalt der zellulären Funktionen, die diese Proteine ​​haben.

Aus dieser Art von Protein wurden zwei Klassen beschrieben: kleine G -Proteine ​​und heterotrophimere G -Proteine. Die erste drei dimensionale Struktur eines G -Proteins wurde mehr als ein Jahrzehnt aus einem kleinen G -Protein erhalten, das als Ras bekannt ist.

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Struktur

Strukturell gesehen werden zwei Arten von G -Proteinen erkannt: kleine G -Proteine ​​und heterotrimische G -Proteine, viel komplexer.

Kleine G-Proteine ​​werden durch ein einzelnes Polypeptid von etwa 200 Aminoaatenabfällen und etwa 20 bis 40 kDa gebildet, und in seiner Struktur gibt es eine konservierte katalytische Domäne (die Domäne G), die aus fünf α-Propellern, sechs β-geschmückten Blättern und fünf Polypeptid besteht Schleifen.

Heterotrophimere G -Proteine ​​sind dagegen umfassende Membranproteine, die aus drei Polypeptidketten bestehen, die als α-, β- und γ -Untereinheiten bekannt sind.

-Die α -Untereinheit wiegt zwischen 40 und 52 kDa, hat eine Guanin -Nucleotid -Bindungsregion und hat eine GTPASA -Aktivität, um Verbindungen zwischen GTP -Phosphatgruppen zu hydrolysieren.

Die α -Untereinheiten verschiedener G -Proteine ​​teilen einige Strukturdomänen wie GTP -Union und Hydrolyse, unterscheiden sich jedoch in den Rezeptorbindungsstellen und Effektorproteinen sehr unterschiedlich.

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-Die β -Untereinheit hat ein etwas niedrigeres Molekulargewicht (zwischen 35 und 36 kDa).

-Die γ -Untereinheit hingegen ist viel kleiner und hat ein ungefähres Molekulargewicht von 8 kDa.

Alle heterotrophimeren g. Diese beiden Domänen sind so stark miteinander verbunden, dass sie als einzelne funktionale Einheit in Betracht gezogen werden.

Leute

Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Arten von G -Proteinen: kleine und Heterotriméricas.

Kleine G -Proteine ​​haben Funktionen für das Zellwachstum, die Proteinsekretion und die Wechselwirkung von intrazellulären Vesikeln. Heterotrophimere G -Proteine ​​sind für ihren Teil mit einer Signaltransduktion von Oberflächenrezeptoren verbunden und wirken auch als Schalter, die sich je nach den zugehörigen Nukleotid zwischen zwei Zuständen abwechseln.

Kleine G -Proteine

Diese Proteine ​​werden auch als kleine GTPASAs, kleine GTP -Junction -Proteine ​​oder Ras -Protein -Superfamilien bezeichnet und bilden eine unabhängige Superfamilie in der großen Klasse von Hydrolase -GTP mit regulatorischen Funktionen.

Diese Proteine ​​sind sehr vielfältig und kontrollieren mehrere Zellprozesse. Sie zeichnen sich durch eine erhaltene Bindung an GTP, der Domäne "G", gekennzeichnet. Die Vereinigung dieses Nukleotidphosphats verursacht kleine Konformationsänderungen in seiner katalytischen Domäne in GD -Proteinen.

Seine Aktivität hängt eng mit GTPASAs zusammen, die Proteine ​​aktivieren (GAP, English "GTPase aktivieren Protein ") und mit Guanina -Nukleotid -Austauschfaktoren (GEF, Englisch "Guanin -Nukleotid -Austauschfaktor “).

In Eukaryoten wurden fünf Klassen oder Familien kleiner G -Proteine ​​beschrieben:

-Ras

-Rho

-Rab

-SAR1/ARF

-Rannte

Ras- und Rho -Proteine ​​kontrollieren die genetische Expression und Rho -Proteine ​​modulieren auch die Reorganisation des Zytoskeletts. RAB- und SAR1/ARF -Gruppenproteine ​​haben Einfluss auf den vesikulären Transport, und Proteine ​​regulieren den Kerntransport und den Zellzyklus.

Heterotrophimere G -Proteine

Diese Art von Protein verdient auch eine Assoziation mit zwei anderen Proteinfaktoren, so dass der Signalweg von außen zum zellulären Innenraum aus drei Elementen in der folgenden Reihenfolge besteht:

1.    Der gekoppelte Rezeptoren A Proteine ​​g
2.    Der G
3.    Der Proteine oder der Effektive Kanäle

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Es gibt eine große Vielfalt an heterotrophimerem G -Protein, und dies hängt mit der großen Vielfalt der in der Natur existierenden α -Untereinheiten zusammen, bei denen nur 20% der Aminosäuresequenz erhalten bleiben.

Normalerweise werden heterotrophimere G -Proteine ​​dank der Vielfalt der α -Untereinheit identifiziert, die hauptsächlich auf ihren funktionellen und sequenzähnlichen Ähnlichkeiten basiert.

Die α -Untereinheiten bilden vier Familien (die GS -Familie, die GI/O -Familie, die GQ -Familie und die G12 -Familie). Jede Familie setzt sich aus einem anderen „Isotyp“ zusammen, der zusammen mehr als 15 verschiedene Arten von α -Untereinheiten hinzufügt.

Familie gS

Diese Familie enthält Vertreter, die auch an der positiven Regulation von Cyclase -Adenylatproteinen teilnehmen und in den meisten Zelltypen exprimiert werden. Es besteht aus zwei Mitgliedern: GS und Golf.

Das Index "S " Es bezieht sich auf Stimulation (aus Englisch "Stimulation ") und das Index "Olf " Es bezieht sich auf "Geruch" (von Englisch "Olfaction"). Golfproteine ​​werden insbesondere in den sensorischen Neuronen exprimiert, die für den Geruch verantwortlich sind.

Familie gE/O

Dies ist die größte und vielfältige Familie. Sie werden in vielen Zelltypen exprimiert und vermitteln die Empfangsabhängige Hemmung verschiedener Arten von Adenylciclasses (das Index "Yo " bezieht sich auf die Hemmung).

Proteine ​​mit Gruppe α -Untereinheiten werden insbesondere in Zellen des Zentralnervensystems exprimiert und haben zwei Varianten: A und B.

Familie gQ

Proteine ​​mit dieser Familie der α -Untereinheit sind für die Regulation von Phospholipase C verantwortlich. Diese Familie besteht aus vier Mitgliedern, deren α -Untereinheiten von verschiedenen Genen exprimiert werden. Sie sind in Leberzellen, in Nierenzellen und Lungen reichlich vorhanden.

Familie g12

Diese Familie wird in Organismen allgegenwärtig ausgedrückt und es ist nicht mit Sicherheit bekannt, was genau die zellulären Prozesse durch Proteine ​​mit diesen Untereinheiten reguliert haben.

Β- und γ -Untereinheiten

Obwohl die Vielfalt der Alpha -Strukturen für die Identifizierung heterotimerer Proteine ​​entscheidend ist, gibt es auch viel Vielfalt in Bezug auf die beiden anderen Untereinheiten: Beta und Gamma.

Funktionen

G -Proteine ​​beteiligen.

Das häufigste Beispiel für die Funktion dieser Art von Protein ist die Regulation des Enzyms Adenylatcyclasa, Enzym für die Synthese von Adenosin 3 ', 5'-Monophosphat oder einfach cyclisch In vielen bekannten Zellprozessen:

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-Selektive Proteinphosphorylierung mit spezifischen Funktionen

-Genetische Transkription

-Umstrukturierung des Zytoskeletts

-Sekretion

-Membrandepolarisation

Sie beteiligen sich auch indirekt an der Regulation der Inositol-Signalwasserfall (Phosphatidylinitol und ihrer phosphorylierten Derivate), die für die Kontrolle von calciumabhängigen Prozessen wie Chemiotaxis und die Sekretion löslicher Faktoren verantwortlich sind.

Viele ionische Kanäle und Transportproteine ​​werden direkt durch Proteinproteine ​​G kontrolliert. In ähnlicher Weise sind diese Proteine ​​an vielen sensorischen Prozessen wie Vision, Geruch beteiligt.

Wie arbeiten Sie?

Die Art der Wechselwirkung eines G -Proteins mit Effektorproteinen ist typisch für jede Klasse oder Proteinfamilie.

For g-grebranal receptor G proteins (heterotrophimeric G proteins), the union of a guanine nucleotide such as GDP or Guanosín Diphosphate to subunit α causes the association of the three subunits, forming a complex known as Gαβγ or G-GDP, that is linked zur Membran.

Wenn das BIP-Molekül anschließend von einem GTP Proteine.

Die hydrolytische Aktivität dieser Untereinheit ermöglicht es Ihnen, die Aktivierung zu beenden, den GTP gegen ein neues BIP auszutauschen, wobei Sie sich zur inaktiven Konformation bewegen.

In Ermangelung der angeregten Rezeptoren, die mit dem BIP -Austauschprozess des BIP verbunden sind.

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