- מִבְנֶה
- סוגים
- חלבוני G קטנים
- חלבוני G הטרוטרימיים
- משפחת G
- משפחת G
- משפחת G
- משפחת G
- מאפיינים
- איך הם עובדים?
- הפניות
חלבוני ה- G , או חלבוני קשירת גואנין נוקלאוטיד , הם חלבונים הקשורים לקרום הפלזמה השייכים למשפחה של חלבוני "מצמד" אות, שיש להם תפקידים חשובים בתהליכי הולכת אותות רבים באורגניזמים אוקיארוטיים.
בספרות, חלבוני G מתוארים כמתגים מולקולריים בינאריים, מכיוון שפעילותם הביולוגית נקבעת על ידי השינויים במבנה שלהם הניתנים על ידי מינים נוקליאוטידים אליהם הם מסוגלים להיקשר: נוקלאוטידים גואנוזין (דיפוספט (תוצר)) ו- טריפוספט (GTP)).
מבנה חלבון הראס, חלבון G מונומרי (מקור: Mark 'AbsturZ' באמצעות Wikimedia Commons)
הם מופעלים בדרך כלל על ידי קולטנים ממשפחת חלבונים הידועים כקולטנים צמודי חלבון (GPCR), המקבלים אות ראשוני חיצוני והופכים אותו לשינויים קונפורמציונליים המפעילים הפעלה, אשר לאחר מכן הוא מתורגם להפעלה של חלבון אפקטור אחר.
חלק מהמחברים סבורים כי הגנים המקודדים למשפחת חלבונים זו התפתחו על ידי שכפול וסטייה של גן אבות משותף, אשר תוצרו היה מעודן והתמחה יותר ויותר.
בין המגוון הגדול של הפונקציות הסלולריות שיש לחלבונים אלה ניתן לבצע הטרנסלוקציה של מקרומולקולות במהלך סינתזת חלבון, הולכת אותות הורמונליים וגירויים חושיים, כמו גם ויסות התפשטות והתמיינות התא.
שתי קבוצות של סוג זה של חלבון תוארו: חלבוני ה- G הקטנים וחלבוני ה- G ההטרוטרימיים. המבנה התלת ממדי הראשון של חלבון G נגזר לפני יותר מעשור מחלבון G קטן המכונה Ras.
מִבְנֶה
מבחינה מבנית, מוכרים שני סוגים של חלבוני G: חלבוני ה- G הקטנים וחלבוני ה- G ההטרוטרימיים המורכבים הרבה יותר.
חלבוני G קטנים מורכבים מפוליפפטיד בודד המכיל כ -200 שאריות של חומצות אמיניות וכ-20-40 kDa, ובמבנה שלהם יש תחום קטליטי שמור (תחום ה- G) המורכב מחמישה סיבובי α, שישה יריעות מקופלות β, חמש לולאות פוליפפטיד.
לעומת זאת, חלבוני G הטרוטרימיים הם חלבוני קרום אינטגרליים המורכבים משלוש שרשראות פוליפפטיד, המכונות תת יחידות α, β ו- γ.
יחידת המשנה α שוקלת בין 40 ל 52 kDa, היא בעלת איזור קשירת נוקלאוטידים בגוונין ובעלת פעילות GTPase להידרוז של קשרים בין קבוצות הפוספטים של GTP.
תת-היחידות α של חלבוני G שונות חולקות תחומים מבניים מסוימים כמו אלה לקשירה והידרוליזה של GTP, אך שונות זו מזו באתרי הכריכה לחלבוני הקולטן והאפקקטור.
-לתת ה- β משקל מולקולרי נמוך מעט (בין 35 ל -36 kDa).
- תת היחידה γ, לעומת זאת, קטנה בהרבה ויש לה משקל מולקולרי משוער של 8 kDa.
כל חלבוני ה- G ההטרוטרימיים כוללים 7 תחומים טרנסממברניים וחולקים דמיון ברצף לתחומי ה- β וה- Y. שני התחומים הללו קשורים כל כך חזק עד שהם נחשבים כיחידה פונקציונלית אחת.
סוגים
כאמור, ישנם שני סוגים של חלבוני G: קטנים והטרוטרימיים.
לחלבוני G קטנים יש תפקידים בגדילת תאים, הפרשת חלבונים ואינטראקציה שלפוחית תאית. מצד שני, חלבוני G הטרוטרומריים קשורים להולכת אותות מקולטני שטח, והם פועלים גם כמתגים המתחלפים בין שני מצבים בהתאם לנוקלאוטיד הקשור.
חלבוני G קטנים
חלבונים אלה נקראים גם GTPases קטנים, חלבונים קטנים המחייבים GTP, או חלבון Ras Superfamily ויוצרים superfamily עצמאית בתוך המחלקה הגדולה של הידרולאזים GTP עם פונקציות רגולטוריות.
חלבונים אלה מגוונים מאוד ושולטים בתהליכים סלולריים מרובים. הם מאופיינים על ידי תחום מחייב GTP שמור, התחום "G". הכריכה של נוקליאוטיד פוספט זה גורמת לשינויים קונפורמטיביים חשובים בתחום הקטליטי שלהם בחלבוני G קטנים.
פעילותה קשורה קשר הדוק ל- GTPase Activating Protein (GAP) ו- Guanine Nucleotide Exchange Factor (GEF).
חמש שיעורים או משפחות של חלבוני G קטנים תוארו באיקריוטות:
-ראס
-רו
-ראב
-Sar1 / Arf
רץ
חלבוני ה- Ras ו- Rho שולטים בביטוי גנים וחלבוני ה- Rho מווסתים גם הם את ההתארגנות מחדש של הציטוס. חלבוני קבוצת Rab ו- Sar1 / Arf משפיעים על התחבורה שלפוחית הדם וחלבוני הראן מווסתים את התחבורה הגרעינית ואת מחזור התא.
חלבוני G הטרוטרימיים
חלבון מסוג זה ראוי גם לחיבור עם שני גורמי חלבון נוספים, כך שמסלול האיתות מהסביבה החיצונית אל פנים התא מורכב משלושה אלמנטים בסדר הבא:
- קולטנים מצמידים לחלבוני G
- חלבוני ה- G
- החלבונים או effectors ערוצים
קיים מגוון גדול של חלבוני G heterotrimeric וזה קשור למגוון הגדול של יחידות משנה α שקיימות בטבע, בהן נשמרים רק 20% מרצף חומצות האמינו.
בדרך כלל מזוהים חלבוני G הטרוטרומריים בזכות המגוון של תת-היחידה α, המבוססים בעיקר על קווי הדמיון התפקודיים והרצף שלהם.
יחידות המשנה α מורכבות מארבע משפחות (משפחת Gs, משפחת Gi / o, משפחת Gq ומשפחת G12). כל משפחה מורכבת מ"איזו-טיפוס "שונה שיחד מוסיף למעלה מ- 15 צורות שונות של יחידות משנה.
משפחת G
משפחה זו מכילה נציגים שמשתתפים גם בוויסות-up של חלבוני אדנילט ציקלאז ומתבטאים ברוב סוגי התאים. זה מורכב משני חברים: Gs ו- Golf.
התסריט "ים" מתייחס לגירוי והתכנית "olf" מתייחס ל"ריח "(מאנגלית" olfaction "). חלבוני גולף באים לידי ביטוי במיוחד בנוירונים התחושתיים האחראים לריח.
משפחת G
זו המשפחה הגדולה והמגוונת ביותר. הם באים לידי ביטוי בסוגי תאים רבים ומתווכים על עכבה תלויה בקולטנים של סוגים שונים של אדניל ציקלאז (התסריט "i" מתייחס לעיכוב).
חלבונים עם תת-יחידות α של קבוצת Go באים לידי ביטוי במיוחד בתאים של מערכת העצבים המרכזית ויש להם שני גרסאות: A ו- B.
משפחת G
חלבונים במשפחת α- תת יחידה זו אחראים לוויסות הפוספוליפזה C. משפחה זו מורכבת מארבעה חברים ש- α- תת יחידות שלה מתבטאים על ידי גנים שונים. הם נפוצים בתאי כבד, תאי כליה וריאות.
משפחת G
משפחה זו באה לידי ביטוי בכל מקום באורגניזמים ותהליכים תאיים מדויקים המווסתים על ידי חלבונים עם תת יחידות אלה אינן ידועות בוודאות.
יחידות Β ו- γ
למרות שמגוון מבני האלפא מכריע לזיהוי חלבונים הטרוטרימיים, ישנו גם המון גיוון ביחס לשתי היחידות האחרות: בטא וגמא.
מאפיינים
חלבוני G משתתפים ב"תיעול "של אותות מקולטנים על קרום הפלזמה לתעלות אפקטור או אנזימים.
הדוגמה הנפוצה ביותר לתפקוד של חלבון מסוג זה היא בוויסות האנזים אדנילט ציקלאז, אנזים האחראי על הסינתזה של אדנוזין 3 ', 5'-מונופוספט או פשוט AMP מחזורי, מולקולה שיש לה תפקידים חשובים כמסנג'ר שני. בתהליכים סלולריים ידועים רבים:
זרחן סלקטיבי של חלבונים עם פונקציות ספציפיות
תעתיק גנטי
-ארגון מחדש של שלד הציטוס
-הַפרָשָׁה
- קיטוב של הממברנה
הם גם משתתפים בעקיפין בוויסות מפל האיתות של אינזיטולים (פוספטידילינוזיטול ונגזרותיו הזרחניות), האחראים לבקרת תהליכים תלויי סידן כמו כימוטקסיס והפרשת גורמים מסיסים.
תעלות יונים וחלבוני תעבורה רבים נשלטים ישירות על ידי חלבונים ממשפחת החלבונים G. כמו כן, חלבונים אלה מעורבים בתהליכים חושיים רבים כמו ראייה, ריח, בין היתר.
איך הם עובדים?
אופן האינטראקציה של חלבון G עם חלבוני אפקט הוא ספציפי לכל מחלקה או משפחת חלבונים.
עבור חלבוני G בשילוב עם קולטני קרום (חלבוני G הטרוטרימיים), קשירת נוקלאוטיד גואנין כמו תוצר BNP או גואנוזין דיפוספט לתת-היחידה α גורמת לחיבור של שלוש יחידות המשנה, ויוצרת מתחם המכונה Gαβγ או G-GDP, המחובר לקרום.
אם לאחר מכן מוחלפת מולקולת התמ"ג למולקולת GTP, יחידת המשנה α הנקשרת ל- GTP מתנתקת מיחידות ה- β ו- γ ויוצרת מתחם נפרד המכונה Gα-GTP, המסוגל לשנות את פעילות האנזימים שלו או חלבוני נשא מטרה.
הפעילות ההידרוליטית של יחידת משנה זו מאפשרת לה לסיים את ההפעלה, להחליף את ה- GTP לתמ"ג חדש, עוברת למבנה הלא פעיל.
בהיעדר הקולטנים הנרגשים שמתקשרים עם חלבוני G, תהליך זה של חילוף מתמ"ג ל- GTP איטי מאוד, מה שאומר שחלבוני G הטרוטרימיים רק מחליפים את התוצר עבור GTP בקצב משמעותי מבחינה פיזיולוגית כאשר הם קשורים לתוכם קולטנים נרגשים.
הפניות
- גילמן, ג '(1987). חלבונים G: מתמרים של אותות שנוצרו על ידי קולטנים. ביקורות שנתיות בביוכימיה, 56, 615-649.
- Milligan, G., and Kostenis, E. (2006). חלבוני G הטרוטרימיים: היסטוריה קצרה. כתב העת הבריטי לפרמקולוגיה, 147, 546–555.
- Offermanns, S. (2003). חלבוני G כמתמרים באיתות טרנסממברני. התקדמות בביופיסיקה ובביולוגיה מולקולרית, 83, 101-130.
- סיימון, מ ', סטרטמן, חבר פרלמנט וגוטם, נ' (1991). גיוון של חלבוני G בהולכת אות. מדע, 252, 802-808.
- Syrovatkina, V., Alegre, KO, Dey, R., & Huang, X. (2016). ויסות, איתות ופונקציות פיזיולוגיות של חלבונים G. Journal of Molecular Biology, 428 (19), 3850–3868.