G protein

Pod imenom G proteini je nehomogena skupina beljakovin, ki lahko veže nukleotide guanozin difosfat (BDP) in gvanozin trifosfat (GTP).

Igrajo ključno vlogo pri prenosu in prevajanju zunajceličnih signalov v celico in znotraj nje. Na membrano vezani heterotrimerni G proteini so mediator med zunajceličnim in medceličnim prostorom in tako imenovani majhni G proteini, ki se nahajajo v citosolu celic, zagotavljajo prenos signalov znotraj celice.

Kaj je protein G?

G proteini, znani tudi kot GTPaze, predstavljajo nehomogeno skupino beljakovin, ki igrajo ključno vlogo pri prenosu zunajceličnih signalov v celico in znotraj nje. Za vse G proteine ​​je značilno, da lahko vežejo nukleotide GTP in BDP.

Razdelimo jih lahko v dve veliki skupini membransko vezanih heterotrimeričnih G proteinov in tako imenovane majhne monomerne G proteine. Monomerni proteini G se nahajajo v citosolu celic in delujejo kot drugi glasniki za pretvorbo signala znotraj celice. Membransko vezane G proteine ​​so sestavljene iz podenot Alfa, Beta in Gamma. V neaktivnem stanju je BDP vezan na alfa podenoto.

Zunajcelični dražljaj (signal) sproži postopek, v katerem BDP nadomesti GTP in hkrati pride do disociacije med alfa podenoto in beta-podenoto beta. Obe podenoti beta in gama ostaneta skupaj kot aktivna funkcionalna enota tudi v poznejših procesih kot podenota beta-gama. Izmenjava BDP z GTP torej ustreza prehodu iz neaktivnega položaja "OFF" v aktivirano "ON".

Funkcija, učinek in naloge

Tako kot živalske celice so človeške celice zaščitene s celično membrano, ki ni zlahka prepustna za velike molekule ali patogene mikrobe. Na eni strani celična membrana zagotavlja zaščito notranjega citosola in celičnega jedra, po drugi strani pa je to lahko težava za potrebno komunikacijo in izmenjavo informacij med celicami, znotraj celice ter med zunajceličnim in medceličnim prostorom.

Glavna funkcija membransko vezanih heterotrimernih G-proteinov, od katerih je znanih približno 21 različnih alfa podenot, je pretvorba signala iz zunajceličnega prostora v notranjost celice. Transdukcije signalov so bistvene za prenos signalov in prevajanje določenih "navodil" v celične presnovne procese. Bistvo je, da prejmemo pomembna sporočila, ki jih v celico pripeljemo od zunaj prek glasniških snovi, hormonov ali nevrotransmiterjev in jih prevedemo kot "delovna navodila" za celico ter jih posredujemo drugim glasnikom znotraj celice, ki zagotavljajo nadaljnji transport znotraj citosola .

Proces transdukcije ima tudi pomembno vlogo pri prenosu nekaterih občutljivih dražljajev, kot so vid, sluh, okus in vonj. Transdukcija signalov je prav tako pomembna za delovanje določenih krmilnih zank, ki nadzorujejo telesno temperaturo, krvni tlak, delovanje srca in številne druge nezavedne parametre. Preprosto povedano, heterotrimerni G-proteini, zasidrani v celični membrani, utelešajo aktivno čistilno točko za signalne snovi, ki se v preoblikovani obliki prenašajo na majhne G-beljakovine znotraj celice, ki delujejo kot drugi prenašalci.

Majhni proteini G, od katerih je znanih več kot 100 različnih oblik, v celici opravljajo najrazličnejše naloge.Na primer, sodelujejo pri uravnavanju genske ekspresije, organizaciji citoskeleta, transportu snovi med jedrom in citoplazmo, pa tudi pri izmenjavi snovi z lizosomi in celično proliferacijo.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Kot pri vseh drugih beljakovinah, so tudi osnovni gradniki G proteinov tako imenovane proteinogene aminokisline, od katerih je 23 znanih do danes. Medtem ko lahko celični metabolizem sam sintetizira večino aminokislin, je treba s hrano zaužiti nekaj aminokislin, opisanih kot esencialnih.

Sestavljanje beljakovin poteka bodisi od tal navzgor z združevanjem aminokislin v gensko vnaprej določenem zaporedju bodisi s sestavljanjem obstoječih fragmentov delno razstavljenih, dolgoverižnih beljakovin. Fragmenti so lahko sestavljeni tudi iz peptidov ali polipeptidov, ki so po definiciji sestavljeni iz manj kot 100 aminokislin. Sinteza G proteinov poteka v vsaki posamezni celici v zapletenih procesih, ki temeljijo na genskih segmentih, predhodno kopiranih v mRNA, ki določajo aminokislinsko zaporedje vsakega posameznega proteina.

Ker so G proteini v svoji raznolikosti vključeni v praktično vse procese nadzora in regulacije vsake posamezne celice in je razmerje med aktiviranim in inaktiviranim stanjem zelo dinamično, posnetek njihove koncentracije ali aktivnosti v celicah ni mogoč in ne bi bil smiseln. Ali vsi G proteini v omrežju opravljajo "normalno" delo, je mogoče presoditi le posredno preko zdravstvenega stanja.

Bolezni in motnje

V primeru beljakovin, ki so funkcionalni ali aktivirajoči del encima, hormona ali drugih funkcionalnih enot, obstaja tveganje, da bo napaka v njihovem zaporedju aminokislin povzročila izgubo funkcije in encim ali hormon izgubil del svoje učinkovitosti. V večini primerov "pomanjkljivost beljakovin" obstaja ustrezna genetska napaka.

Mutacija genskega segmenta vodi do napačne specifikacije zaporedja aminokislin in s tem do nepravilne konstrukcije ustreznega proteina. Proteini G niso prihranjeni od takšnih genetsko določenih napak v načrtu. Vendar tudi G proteini izgubijo svojo funkcijo, če je kriva v receptorjih, povezanih z G proteini.

V obeh primerih zmanjšana sposobnost prenašanja signalov sproži določeno bolezen ali prispeva k njenemu razvoju. Bolezni, ki so povezane z oslabljenim delovanjem beljakovin G, so na primer psevdohipoparatiroidizem, akromegalija, hiperfunkcijski adenom ščitnice, tumorji jajčnikov in nekaj drugih.