Protein G Struktur, Jenis dan Fungsi

The G Sama ada Guanine nukleotida mengikat protein, Mereka adalah protein yang dikaitkan dengan membran plasma milik keluarga "pengganding" isyarat yang mempunyai fungsi penting dalam banyak proses transduksi isyarat dalam organisma eukariotik.

Dalam kesusasteraan, protein G digambarkan sebagai suis molekul binari, kerana aktiviti biologi mereka ditentukan oleh perubahan dalam struktur mereka yang diberikan oleh spesies nukleotida yang mereka mampu bergabung: guanosine nukleotida (diphosphate (KDNK) dan typoshate (GTP)).

Struktur protein Ras, protein G monomerik (sumber: Mark 'Absturz' [domain awam] melalui Wikimedia Commons)

Mereka biasanya diaktifkan oleh reseptor keluarga protein yang dikenali sebagai reseptor gpcr (GPCR, Bahasa Inggeris "Penerima g-protein "), yang menerima isyarat awal luaran dan menjadikannya perubahan konformasi yang mencetuskan pengaktifan, yang kemudiannya diterjemahkan ke dalam pengaktifan protein effector yang lain.

Beberapa penulis menganggap bahawa gen pengekodan untuk keluarga protein ini berkembang dalam pertindihan dan perbezaan gen nenek moyang, yang produknya ditapis dan lebih banyak lagi.

Di antara pelbagai fungsi selular yang mempunyai protein ini adalah pemindahan makromolekul semasa sintesis protein, transduksi isyarat hormon dan rangsangan deria, serta peraturan percambahan dan pembezaan sel.

Dua kelas telah diterangkan dari jenis protein ini: protein G kecil dan protein G heterotrophimerik. Struktur tiga dimensi pertama protein G diperoleh lebih dari satu dekad dari protein G kecil yang dikenali sebagai Ras.

[TOC]

Struktur

Secara struktural, dua jenis g -protein diiktiraf: protein G kecil dan protein g heterotrimik, jauh lebih kompleks.

Protein G kecil dibentuk oleh polipeptida tunggal sekitar 200 sisa aminoaceous dan kira-kira 20-40 kDa, dan dalam strukturnya terdapat domain pemangkin yang dipelihara (domain G) yang terdiri daripada lima kipas α, enam helai β-berlegar dan lima polipeptida gelung.

Protein Heterotrophimer G, sebaliknya, adalah protein membran komprehensif yang terdiri daripada tiga rantai polipeptida, yang dikenali sebagai subunit α, β dan γ.

-Subunit α berat antara 40 dan 52 kDa, mempunyai rantau pengikat nukleotida guanine dan mempunyai aktiviti GTPASA untuk menghidrolisis hubungan antara kumpulan fosfat GTP.

Subunit α protein G yang berbeza berkongsi beberapa domain struktur seperti kesatuan GTP dan hidrolisis, tetapi sangat berbeza di tapak pengikat reseptor dan protein effector.

Boleh melayani anda: Spindle mitosis

-Subunit β mempunyai berat molekul sedikit lebih rendah (antara 35 dan 36 kDa).

-Subunit γ, sebaliknya, jauh lebih kecil dan mempunyai berat molekul anggaran 8 kDa.

Semua heterotrophimer g. Kedua -dua domain ini sangat dikaitkan sehingga mereka dianggap sebagai satu unit berfungsi.

Lelaki

Seperti yang dinyatakan sebelum ini terdapat dua jenis protein G: Kecil dan Heterotriméricas.

Protein G kecil mempunyai fungsi dalam pertumbuhan sel, rembesan protein dan interaksi vesikel intraselular. Bagi bahagian mereka, protein G heterotrophimerik dikaitkan dengan transduksi isyarat dari reseptor permukaan, dan juga bertindak sebagai suis yang bergantian antara dua negeri bergantung kepada nukleotida yang berkaitan.

Protein G kecil

Protein ini juga dipanggil GTPasas kecil, protein simpang GTP kecil atau protein RAS superfamily dan membentuk superfamily bebas dalam kelas besar Hydrolase GTP dengan fungsi pengawalseliaan.

Protein ini sangat pelbagai dan mengawal proses sel berganda. Mereka dicirikan oleh domain yang dipelihara mengikat kepada GTP, domain "G". Kesatuan fosfat nukleotida ini menyebabkan perubahan konformasi kecil dalam domain pemangkinnya dalam protein GD.

Kegiatannya berkaitan dengan gtpasas yang mengaktifkan protein (jurang, Bahasa Inggeris "GTPase mengaktifkan protein ") dan dengan faktor pertukaran nukleotida Guanina (GEF, Bahasa Inggeris "Faktor pertukaran nukleotida guanine ”).

Dalam eukariot, lima kelas atau keluarga protein G kecil telah diterangkan:

-Ras

-Rho

-Rab

-SAR1/ARF

-Berlari

Protein Ras dan Rho mengawal ekspresi genetik dan protein Rho juga memodulasi penyusunan semula sitoskeleton. Protein kumpulan Rab dan Sar1/ARF mempunyai pengaruh pada pengangkutan vesikular dan protein mengawal pengangkutan nuklear dan kitaran sel.

Heterotrophimeric G protein

Jenis protein ini juga merangkumi persatuan dengan dua faktor protein lain, supaya laluan isyarat dari luar ke pedalaman sel terdiri daripada tiga elemen dalam urutan berikut:

1.    The Reseptor yang ditambah Protein g
2.    The G
3.    The Protein atau Saluran yang berkesan

Boleh melayani anda: lenticela

Terdapat kepelbagaian protein G heterotrophimerik dan ini berkaitan dengan kepelbagaian besar subunit α yang wujud dalam alam semula jadi, di mana hanya 20% daripada urutan asid amino dipelihara.

Biasanya protein G heterotrophimerik dikenal pasti terima kasih kepada kepelbagaian subunit α, berdasarkan terutamanya pada persamaan fungsi dan urutan mereka.

Subunit α membentuk empat keluarga (keluarga GS, keluarga GI/O, keluarga GQ dan keluarga G12). Setiap keluarga terdiri daripada "isotype" yang berbeza yang, bersama -sama, menambah lebih daripada 15 cara subunit α.

Keluarga gs

Keluarga ini mengandungi wakil -wakil yang turut mengambil bahagian dalam peraturan positif protein adenilat siklase dan dinyatakan dalam kebanyakan jenis sel. Ia terdiri daripada dua ahli: GS dan Golf.

Subskrip "S " Ia merujuk kepada rangsangan (dari bahasa Inggeris "Stimulasi ") dan subskrip "Olf " Ia merujuk kepada "bau" (dari bahasa Inggeris "Olfaction"). Protein golf dinyatakan terutamanya dalam neuron deria yang bertanggungjawab untuk bau.

Keluarga gI/O

Ini adalah keluarga terbesar dan pelbagai. Mereka dinyatakan dalam banyak jenis sel dan menengahi perencatan yang bergantung kepada penerimaan beberapa jenis adenylciclasses (subskrip "Yo " merujuk kepada perencatan).

Protein dengan subunit kumpulan α dinyatakan terutamanya dalam sel -sel sistem saraf pusat dan mempunyai dua varian: a dan b.

Keluarga gq

Protein dengan keluarga subunit α ini bertanggungjawab terhadap peraturan fosfolipase c. Keluarga ini terdiri daripada empat ahli yang subunit α dinyatakan oleh gen yang berbeza. Mereka banyak di sel hati, dalam sel buah pinggang dan paru -paru.

Keluarga g12

Keluarga ini dinyatakan di mana -mana dalam organisma dan tidak diketahui dengan pasti apa sebenarnya proses selular yang dikawal melalui protein dengan subunit ini adalah.

Subunit β dan γ

Walaupun kepelbagaian struktur alfa adalah tegas untuk mengenal pasti protein heterotimerik, terdapat juga banyak kepelbagaian berkenaan dengan dua subunit yang lain: beta dan gamma.

Fungsi

Protein G mengambil bahagian dalam "menyalurkan" isyarat dari reseptor dalam membran plasma ke saluran effector atau enzim.

Contoh yang paling biasa dari fungsi protein jenis ini adalah dalam peraturan enzim adenylate cyclasa, enzim yang bertanggungjawab untuk sintesis adenosin 3 ', 5'-monophosphate atau hanya amp kitaran, molekul yang mempunyai fungsi penting sebagai utusan kedua Dalam banyak proses sel yang diketahui:

Boleh melayani anda: sel caliciform

-Fosforilasi protein selektif dengan fungsi tertentu

-Transkripsi genetik

-Penyusunan semula sitoskeleton

-Rembesan

-Depolarization membran

Mereka juga mengambil bahagian secara tidak langsung dalam peraturan air terjun inositols (phosphatidylinitol dan derivatif fosforilasi mereka), yang bertanggungjawab untuk mengawal proses yang bergantung kepada kalsium seperti chemiotaxis dan rembesan faktor larut.

Banyak saluran ionik dan protein pengangkutan dikawal secara langsung oleh protein protein g. Begitu juga, protein ini terlibat dalam banyak proses deria seperti penglihatan, bau, antara lain.

Bagaimana mereka berfungsi?

Cara interaksi protein G dengan protein effector adalah tipikal setiap kelas atau keluarga protein.

Bagi protein reseptor G-grebranal (protein heterotrophimer g), kesatuan nukleotida guanin seperti KDNK atau guanosín diphosphate ke subunit α menyebabkan persatuan dari tiga subunit, membentuk kompleks yang dikenali sebagai gαβ atau GDP, ke membran.

Jika molekul KDNK kemudiannya ditukar dengan molekul GTP, subunit α yang dilampirkan kepada GTP memisahkan dari subunit β dan γ, membentuk kompleks berasingan yang dikenali sebagai Gα-GTP, yang dapat mengubah aktiviti enzimnya atau diana protein.

Aktiviti hidrolisis subunit ini membolehkan anda menyelesaikan pengaktifan, bertukar GTP untuk KDNK baru, bergerak ke penyesuaian yang tidak aktif.

Dengan ketiadaan reseptor yang teruja yang dikaitkan dengan proses pertukaran KDNK KDNK, ia sangat perlahan, yang bermaksud bahawa protein G heterotrophimerik hanya bertukar KDNK untuk GTP pada kelajuan yang penting secara fisiologi apabila mereka bergabung dengan reseptor mereka yang teruja.

Rujukan

1. Gilman, g. (1987). G Protein: Transduers isyarat yang disenaraikan penerima. Ulasan Tahunan dalam Biokimia, 56, 615-649.
2. Milligan, g., & Kostenis, dan. (2006). Heterotrimic G-Protein: Sejarah Pendek. Jurnal Farmakologi British, 147, 546-555.
3. Offermanns, s. (2003). G-protein sebagai transduer dalam isyarat transmembrane. Kemajuan dalam Biofizik & Biologi Molekul, 83, 101-130.
4. Simon, m., Strathmann, m. P., & Gautam, n. (1991). Kepelbagaian protein G dalam transduksi isyarat. Sains, 252, 802-808.
5. Syrovatkina, v., Ceria, k. Sama ada., Dey, r., & Huang, x. (2016). Peraturan, isyarat, dan fungsi fisiologi G-protein. Jurnal Biologi Molekul, 428(19), 3850-3868.