G білок

Під назвою G білки являє собою неоднорідну групу білків, здатних зв'язувати нуклеотиди гуанозиндифосфату (ВВП) та гуанозинтрифосфату (ГТФ).

Вони відіграють вирішальну роль у передачі та «трансляції» позаклітинних сигналів всередині клітини та всередині неї. Мембранно пов'язані гетеротримерні білки G є посередником між позаклітинним і внутрішньоклітинним простором і так званими малими G білками, які розташовані в цитозолі клітин, забезпечують передачу сигналів всередині клітини.

Що таке G білок?

G білки, також відомі як GTPases, являють собою неоднорідну групу білків, які відіграють вирішальну роль у передачі позаклітинних сигналів всередину клітини та всередині неї. Всі G білки характеризуються тим, що вони можуть зв'язувати нуклеотиди GTP та ВВП.

Їх можна розділити на дві великі групи мембранно пов'язаних гетеротримерних G білків і так звані малі мономерні G білки. Мономерні білки G розташовані в цитозолі клітин і виконують роль другого месенджера для передачі сигналу всередині клітини. Мембранозв'язані G білки складаються з субодиниць Alfa, Beta та Gamma. У неактивному стані ВВП пов'язаний з альфа-субодиницею.

Позаклітинний стимул (сигнал) запускає процес, коли ВВП замінюється GTP, і в той же час відбувається дисоціація між альфа-субодиницею і бета-гам-субодиницею. Дві бета-і гамма-субодиниці залишаються разом як активна функціональна одиниця навіть у наступних процесах як бета-гамма-субодиниця. Обмін ВВП на GTP, таким чином, відповідає переходу з неактивного положення "OFF" на активоване положення "ON".

Функція, ефект та завдання

Як і тваринні клітини, клітини людини захищені клітинною мембраною, яка не є легко проникною для великих молекул або патогенних мікробів. З одного боку, клітинна мембрана забезпечує захист внутрішнього цитозолу та клітинного ядра, з іншого боку, це може бути проблемою для необхідного зв’язку та обміну інформацією між клітинами, всередині клітини та міжклітинним та внутрішньоклітинним простором.

Основна функція пов'язаних з мембраною гетеротримерних G-білків, з яких відомо близько 21 різних альфа-субодиниць, полягає у переведенні сигналу з позаклітинного простору у внутрішню частину клітини. Перетворення сигналів є важливими для передачі сигналів та перекладу певних «інструкцій» у клітинні метаболічні процеси. Сенс полягає в тому, щоб отримувати важливі повідомлення, які надходять до клітини ззовні за допомогою месенджерних речовин, гормонів або нейротрансмітерів, і перекладати їх як "робочі інструкції" для клітини та передавати їх другим месенджерам всередині клітини, які забезпечують подальший транспорт всередині цитозолу .

Процес трансдукції також відіграє важливу роль у передачі певних чутливих подразників, таких як зір, слух, смак і запах. Трандукція сигналу так само важлива для функціонування певних контрольних петель, які контролюють температуру тіла, артеріальний тиск, роботу серця та багато інших несвідомих параметрів. Простіше кажучи, гетеротримерні G-білки, які закріплені в клітинній мембрані, втілюють активну точку очищення для сигнальних речовин, які передаються в трансформованому вигляді до малих G-білків всередині клітини, які виконують роль другого месенджера.

Невеликі білки G, з яких відомо більше 100 різних форм, виконують широке коло завдань всередині клітини.Наприклад, вони беруть участь у регуляції експресії генів, організації цитоскелету, транспорту речовин між ядром і цитоплазмою, а також в обміні речовин з лізосомами та проліферації клітин.

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

Як і у всіх інших білків, основними будівельними блоками G білків є так звані протеїногенні амінокислоти, 23 з яких відомі на сьогоднішній день. Хоча клітинний метаболізм здатний сам синтезувати більшість амінокислот, разом з їжею слід вживати кілька амінокислот, описаних як незамінні.

Збірка білків відбувається або з нуля шляхом з’єднання амінокислот у генетично визначеній послідовності, або шляхом складання існуючих фрагментів частково демонтованих довголанцюгових білків. Фрагменти також можуть складатися з пептидів або поліпептидів, які, згідно з визначенням, складаються з менш ніж 100 амінокислот. Синтез білків G відбувається в кожній окремій клітині в складних процесах на основі генетичних сегментів, скопійованих раніше в мРНК, які визначають послідовність амінокислот кожного окремого білка.

Оскільки білки G за своїм різноманіттям беруть участь у практично всіх процесах контролю та регуляції кожної окремої клітини, а взаємозв’язок між активованим та інактивованим станом дуже динамічний, огляд їх концентрації чи активності у клітинах неможливий та не має сенсу. Чи всі G-білки в мережі виконують "нормальну" роботу, можна оцінити лише опосередковано через стан здоров'я.

Хвороби та розлади

У разі білків, які є функціональною або активуючою частиною ферменту, гормону або інших функціональних одиниць, існує ризик, що помилка в їх послідовності амінокислот призведе до втрати ними функції, а фермент або гормон втратять частину своєї ефективності. У більшості випадків "білкового дефекту" є відповідний генетичний дефект.

Мутація сегмента гена призводить до неправильної специфікації послідовності амінокислот і, отже, до неправильної побудови відповідного білка. Білки G не позбавлені таких генетично детермінованих помилок у програмі. Однак G-білки також втрачають свою функцію, якщо вина криється в рецепторах, пов'язаних з білком G.

В обох випадках знижена здатність передавати сигнали запускає певне захворювання або сприяє його розвитку. Захворювання, пов’язані з порушенням функції G білків, наприклад, псевдогіпопаратиреоз, акромегалія, гіперфункціональна аденома щитовидної залози, пухлини яєчників та деякі інші.