Терминът G протеини се отнася до нехомогенна група протеини, които могат да свържат нуклеотидите гуанозин дифосфат (GDP) и гуанозин трифосфат (GTP). Те изпълняват критична функция при трансдукцията и „транслацията“ на извънклетъчните сигнали в и вътре в клетката. Свързан с мембрана, хетеротримерен G протеини са медиаторите между извънклетъчното и вътреклетъчното пространство, а така наречените малки G протеини, които се намират в цитозола на клетките, осигуряват предаването на сигнали в клетката.
Какво е G протеин?
G протеини, известни също като GTPases, представляват нехомогенна група протеини, които играят критична роля в трансдукцията на извънклетъчните сигнали в и в клетката. Всички G протеини се характеризират със способността си да свързват нуклеотидите GTP и GDP. Те могат да бъдат разделени на двете основни групи мембранно свързани хетеротримерни G протеини и така наречените малки мономерни G протеини. Мономерните G протеини се намират в цитозола на клетките и действат като втори пратеник за предаване на сигнала в клетката. Свързаните с мембраната G протеини са съставени от субединиците алфа, бета и гама. В неактивно състояние БВП е обвързан с алфа субединицата. Извънклетъчният стимул (сигнал) инициира процес, при който GDP се заменя с GTP и едновременно с това възниква дисоциация между алфа субединицата и бета гама субединицата. Двете бета и гама субединици остават заедно като активна функционална единица в следващите процеси като бета гама субединицата. По този начин заместващият БВП с GTP съответства на превключването от неактивна „OFF позиция“ в активирана „ON позиция“.
Функция, действие и роли
Човешките клетки, подобно на животинските клетки, са защитени от a клетъчната мембрана който не е лесно пропусклив за големи молекули или патогенни микроби. От една страна, клетъчната мембрана осигурява защита на вътрешния цитозол и ядрото; от друга страна, това може да бъде проблем за необходимата комуникация и обмен на информация между клетките, в клетката и между извънклетъчното и вътреклетъчното пространство. Основната функция на мембранните хетеротримерни G протеини, от които са известни около 21 различни алфа субединици, е сигналната трансдукция от извънклетъчното пространство към вътрешността на клетката. Предаването на сигнала е от съществено значение за предаването на сигнали и превеждането на специфични „инструкции“ в клетъчните метаболитни процеси. Въпросът е да се получат важни съобщения, които се предават на клетката отвън чрез пратеници, хормони или невротрансмитери, като ги превежда като „работни инструкции“ за клетката и ги доставя вътре в клетката до вторите пратеници, които осигуряват по-нататъшен транспорт в цитозола. Също така, процесът на трансдукция играе важна роля при предаването на някои чувствителни стимули като зрение, слух, вкус намлява миризма. Предаването на сигнала е еднакво важно за функционирането на определени регулаторни вериги, чрез които телесната температура, кръв налягане, сърце функция и много други несъзнателни параметри се контролират. Казано по-просто, хетеротримерните G протеини, закотвени в клетъчната мембрана въплъщават активното място за изчистване на сигнализиращи вещества, които се доставят в трансформирана форма към малките G протеини вътре в клетката, действащи като втори пратеници. Малките G протеини, от които са известни повече от 100 различни форми, изпълняват различни задачи в клетката. Например те участват в регулирането на ген експресия, организация на цитоскелета, транспорт на вещества между ядрото и цитоплазмата и обмен на вещества с лизозоми и клетъчна пролиферация.
Образуване, поява, свойства и оптимални стойности
Основните градивни елементи на G протеините, както при всички останали протеини, се образуват от така наречените протеиногенни аминокиселини, от които 23 са известни към днешна дата. Докато клетъчният метаболизъм е способен да синтезира повечето аминокиселини самата, малкото аминокиселини, определени като основни, трябва да бъдат погълнати с храната. Сглобяването на протеини се извършва или от нулата чрез нанизване аминокиселини в генетично предварително определена последователност или чрез сглобяване на вече съществуващи фрагменти от частично разглобени протеини с дълга верига. Фрагментите могат да се състоят и от пептиди или полипептиди, които според дефиницията са съставени от по-малко от 100 амино киселини. Синтезът на G-протеини се извършва във всяка отделна клетка в сложни процеси на базата на ген сегменти, предварително копирани в иРНК, които определят аминокиселинната последователност на всеки отделен протеин. Тъй като G протеините в своето разнообразие участват практически във всички контролни и регулаторни процеси на всяка отделна клетка и тъй като съотношението между активирани и инактивирани състояния е много динамично, моментна снимка на тяхното концентрация или активността в клетките не е възможна и не би имала значение. Дали съвкупността от G протеини в мрежата изпълняват „нормална“ работа, може да се оцени само косвено от здраве статус.
Болести и разстройства
Протеините, които са функционална или активираща част от ензим, хормон или друга функционална единица, са изложени на риск от загуба на функция поради дефект в тяхната аминокиселинна последователност, в резултат на което ензимът или хормонът губят част от действието си. В повечето случаи на „протеинов дефект“ има съответстващ ген дефект. Мутацията на генен сегмент води до неправилна спецификация на аминокиселинната последователност и по този начин до неправилна конструкция на съответния протеин. G протеините не са пощадени от такива генетично обусловени грешки в строителния план. Въпреки това, функционални загуби на G протеините също възникват, ако грешката се намира в G-протеиновите рецептори. И в двата случая намалената способност за предаване на сигнали отключва или допринася за определено заболяване. Болестите, свързани с нарушена функция на G протеин, включват псевдохипопаратиреоидизъм, акромегалия, хиперфункционален аденом на щитовидната жлеза, тумори на яйчниците и няколко други.
