G PROTINA: ISTRAKTURA, URI AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2026

Ang mga protina G , o guanine nucleotide na nagbubuklod na mga protina , ay mga protina na nauugnay sa lamad ng plasma na kabilang sa isang pamilya ng signal na "Coupler" na mga protina na may mahahalagang pag-andar sa maraming mga proseso ng transduction ng signal sa mga eukaryotic organismo.

Sa panitikan, ang mga protina ng G ay inilarawan bilang mga binary molekular switch, dahil ang kanilang biological na aktibidad ay natutukoy ng mga pagbabago sa kanilang istraktura na ibinigay ng mga species ng nucleotide na kung saan sila ay magagawang magbigkis: mga guanosine nucleotides (diphosphate (GDP) at triphosphate (GTP)).

Istraktura ng protina ng Ras, isang monomeric G protein (Pinagmulan: Mark 'AbsturZ' sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Karaniwang aktibo silang aktibo sa pamamagitan ng mga receptor ng isang pamilya ng mga protina na kilala bilang G-protein-Coupled receptors (GPCR), na tumatanggap ng isang panlabas na paunang senyas at i-convert ito sa mga pagbabagong-anyo na nagpapalitaw ng pag-activate, na kasunod nito ay isinalin sa pag-activate ng isa pang protina ng effector.

Isinasaalang-alang ng ilang mga may-akda na ang mga genes coding para sa pamilyang ito ng mga protina ay umusbong sa pamamagitan ng pagdoble at pagkakaiba-iba ng isang karaniwang gene ng ninuno, na ang produkto ay lalong pino at dalubhasa.

Kabilang sa mahusay na iba't ibang mga pag-andar ng cellular na mayroon ang mga protina na ito ay ang pagsasalin ng macromolecules sa panahon ng synthesis ng protina, ang pagbawas ng mga signal ng hormonal at sensory stimuli, pati na rin ang regulasyon ng paglaganap ng cell at pagkita ng kaibhan.

Ang dalawang klase ng ganitong uri ng protina ay inilarawan: ang maliit na protina G at ang protina na heterotrimeric G. Ang unang three-dimensional na istraktura ng isang protina G ay nagmula higit sa isang dekada na ang nakakaraan mula sa isang maliit na protina G na kilala bilang Ras.

Istraktura

Sa estruktura na pagsasalita, dalawang uri ng mga protina G ang kinikilala: ang maliit na protina G at ang mas kumplikadong mga protina na heterotrimeric G.

Ang mga maliliit na protina G ay binubuo ng isang solong polypeptide na humigit-kumulang na 200 residue ng amino acid at tungkol sa 20-40 kDa, at sa kanilang istraktura mayroong isang napagtipid na catalytic domain (ang domain G) na binubuo ng limang α-helice, anim na β-folded sheet, at limang polypeptide loops.

Ang mga protina ng Heterotrimeric G, sa kabilang banda, ay mga integral na protina ng lamad na binubuo ng tatlong mga kadena ng polypeptide, na kilala bilang mga sub, α, β, at γ.

-Ang α subunit ay tumitimbang sa pagitan ng 40 at 52 kDa, ay mayroong isang guanine nucleotide na nagbubuklod na rehiyon at may aktibidad ng GTPase upang i-hydrolyze ang mga bono sa pagitan ng mga pangkat na phosphate ng GTP.

Ang mga subunit ng α ng iba't ibang mga protina ng G ay nagbabahagi ng ilang mga istruktura na domain tulad ng para sa pagbubuklod at hydrolysis ng GTP, ngunit ibang-iba sa mga site na nagbubuklod para sa mga receptor at effector protein.

-Ang unit subunit ay may isang bahagyang mas mababang timbang ng molekular (sa pagitan ng 35 at 36 kDa).

-Ang unit subunit, sa kabilang banda, ay mas maliit at may tinatayang timbang ng molekular na 8 kDa.

Ang lahat ng mga protina ng heterotrimeric G ay may 7 mga transmembrane domain at nagbabahagi ng pagkakasunud-sunod na pagkakapareho sa mga domain ng β at γ. Ang dalawang domain na ito ay lubos na nauugnay na sila ay tiningnan bilang isang solong functional unit.

Mga Uri

Tulad ng nabanggit sa itaas, mayroong dalawang uri ng mga protina ng G: maliit at heterotrimeric.

Ang mga maliliit na protina G ay may mga papel sa paglaki ng cell, pagtatago ng protina, at pakikipag-ugnay ng intracellular vesicle. Sa kabilang banda, ang mga protina ng heterotrimeric G ay nauugnay sa paglipat ng mga signal mula sa mga receptor ng ibabaw, at kumikilos din bilang mga switch na kahalili sa pagitan ng dalawang estado depende sa nauugnay na nucleotide.

Maliit na protina G

Ang mga protina na ito ay tinatawag ding maliit na GTPases, maliit na GTP-binding protein, o Ras protein superfamily at bumubuo ng isang independiyenteng superfamily sa loob ng malaking klase ng GTP hydrolases na may mga regulasyon na function.

Ang mga protina na ito ay napaka magkakaibang at kontrolin ang maraming mga proseso ng cellular. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang natipid na GTP-binding domain, ang domain na "G". Ang pagbubuklod ng phosphate nucleotide na ito ay nagdudulot ng mahalagang mga pagbabago sa conformational sa kanilang catalytic domain sa maliit na protina G.

Ang aktibidad nito ay malapit na nauugnay sa GTPase activating Protein (GAP) at Guanine Nucleotide Exchange Factor (GEF).

Limang klase o pamilya ng maliliit na protina G ang inilarawan sa eukaryotes:

-Ras

-Rho

-Rab

-Sar1 / Arf

-Ran

Kinokontrol ng mga protina ng Ras at Rho ang expression ng gene at ang mga protina ng Rho ay nag-modulate din sa muling pag-aayos ng cytoskeleton. Ang mga protina ng grupo ng Rab at Sar1 / Arf ay nakakaimpluwensya sa transportasyon ng vesicular at ang mga protina ng Ran ay nag-regulate ng nuclear transport at ang cell cycle.

Heterotrimeric G protina

Ang ganitong uri ng protina ay nararapat din sa isang samahan na may dalawang iba pang mga kadahilanan ng protina, upang ang senyas na landas mula sa panlabas na kapaligiran hanggang sa interior ng cell ay binubuo ng tatlong elemento sa sumusunod na pagkakasunud-sunod:

1. Ang mga receptor na kaisa sa mga protina ng G
2. Ang mga protina G
3. Ang mga protina o channel effects

Mayroong isang mahusay na pagkakaiba-iba ng mga protina ng heterotrimeric G at ito ay nauugnay sa mahusay na pagkakaiba-iba ng mga subunits ng α na umiiral sa kalikasan, kung saan 20% lamang ng pagkakasunod-sunod ng amino acid ang na-conserve.

Ang mga protina na Heterotrimeric G ay karaniwang kinilala salamat sa pagkakaiba-iba ng mga subunit ng α, batay sa pangunahing sa kanilang mga pagkakatulad sa pag-andar at pagkakasunud-sunod.

Ang mga subunit ng α ay binubuo ng apat na pamilya (ang pamilya Gs, ang pamilya Gi / o, ang pamilya Gq at ang pamilya G12). Ang bawat pamilya ay binubuo ng isang iba't ibang "isotype" na magkasama ay nagdaragdag ng higit sa 15 iba't ibang mga anyo ng mga subunits ng α.

G pamilya

Ang pamilyang ito ay naglalaman ng mga kinatawan na nakikilahok din sa pagsasaayos ng mga protina ng adenylate cyclase at ipinahayag sa karamihan sa mga uri ng cell. Binubuo ito ng dalawang miyembro: Gs at Golf.

Ang subscript "s" ay tumutukoy sa pagpapasigla at ang subscript na "olf" ay tumutukoy sa "amoy" (mula sa Ingles na "olfaction"). Ang mga protina ng golf ay lalo na ipinahayag sa mga sensory neuron na responsable sa amoy.

G pamilya

Ito ang pinakamalaki at pinaka magkakaibang pamilya. Ang mga ito ay ipinahayag sa maraming mga uri ng cell at namamagitan sa pag-urong ng umaasa sa receptor-dependant ng iba't ibang uri ng adenyl cyclase (ang subscript "i" ay tumutukoy sa pagsugpo).

Ang mga protina na may α subunits ng pangkat ng Go ay ipinahayag lalo na sa mga cell ng gitnang sistema ng nerbiyos at may dalawang variant: A at B.

G pamilya

Ang mga protina na may pamilyang α-subunit na ito ay may pananagutan sa regulasyon ng phospholipase C. Ang pamilyang ito ay binubuo ng apat na miyembro na ang α-subunits ay ipinahayag ng iba't ibang mga gene. Ang mga ito ay sagana sa mga selula ng atay, mga cell sa bato, at baga.

G pamilya

Ang pamilyang ito ay maraming ipinahayag sa mga organismo at ang eksaktong mga proseso ng cellular na kinokontrol ng mga protina kasama ang mga subunit na ito ay hindi kilala nang may katiyakan.

Β at γ subunits

Bagaman ang pagkakaiba-iba ng mga istraktura ng alpha ay mapagpasyahan para sa pagkilala ng mga protina ng heterotrimeric, mayroon ding maraming pagkakaiba-iba na may paggalang sa iba pang dalawang mga subunite: beta at gamma.

Mga Tampok

Ang mga protina ng G ay nakikilahok sa "panghimasok" ng mga senyas mula sa mga receptor sa lamad ng plasma hanggang sa mga channel ng effector o mga enzyme.

Ang pinakakaraniwang halimbawa ng pag-andar ng ganitong uri ng protina ay nasa regulasyon ng enzyme adenylate cyclase, isang enzyme na responsable para sa synthesis ng adenosine 3 ', 5'-monophosphate o simpleng siklo ng AMP, isang molekula na may mahalagang mga function bilang pangalawang messenger sa maraming kilalang mga proseso ng cellular:

-Selective phosphorylation ng mga protina na may mga tiyak na pag-andar

-Genetic transkripsyon

-Reorganisasyon ng cytoskeleton

-Secretion

-Depolarization ng lamad

Hindi rin tuwirang nakikilahok sila sa regulasyon ng signaling cascade ng inositols (phosphatidylinositol at mga phosphorylated derivatives), na responsable para sa kontrol ng mga proseso na umaasa sa calcium tulad ng chemotaxis at ang pagtatago ng mga natutunaw na mga kadahilanan.

Maraming mga channel ng ion at mga protina ng transportasyon ay direktang kinokontrol ng mga protina ng pamilya ng protina G Gayundin, ang mga protina na ito ay kasangkot sa maraming mga pandama na proseso tulad ng paningin, amoy, at iba pa.

Paano sila gumagana?

Ang mode ng pakikipag-ugnay ng isang G protina na may mga protina ng effector ay tiyak sa bawat klase o pamilya ng mga protina.

Para sa mga protina G na kasama ng mga lamad na receptor (heterotrimeric G protein), ang pagbubuklod ng isang guanine nucleotide tulad ng GDP o guanosine diphosphate sa α subunit ay nagiging sanhi ng samahan ng tatlong subunits, na bumubuo ng isang kumplikadong kilala bilang Gαβγ o G-GDP, na nakakabit sa lamad.

Kung ang molekula ng GDP ay kasunod na ipinagpalit para sa isang molekulang GTP, ang mga subunit ng α na nakagapos sa mga GTP ay nag-iiba mula sa mga sub-β at γ, na bumubuo ng isang hiwalay na kumplikadong kilala bilang Gα-GTP, na may kakayahang baguhin ang aktibidad ng mga enzymes o target na mga protina ng carrier.

Ang aktibidad ng hydrolytic ng subunit na ito ay nagbibigay-daan upang matapos ang pag-activate, palitan ang GTP para sa isang bagong GDP, na pumasa sa hindi aktibo na pagbabagong-anyo.

Sa kawalan ng nasasabik na mga receptor na nauugnay sa mga protina ng G, ang prosesong ito ng palitan mula sa GDP hanggang GTP ay napakabagal, na nangangahulugang ang heterotrimeric G protein ay nagpapalitan lamang ng GDP para sa GTP sa isang makabuluhang rate ng physiologically kapag sila ay nakasalalay sa kanilang nasasabik na mga receptor.

Mga Sanggunian

1. Gilman, G. (1987). G Proteins: Mga Transducer ng Mga Signal na Nabuo ng Receptor. Taunang Mga Review sa Biochemistry, 56, 615-649.
2. Milligan, G., & Kostenis, E. (2006). Heterotrimeric G-protina: isang maikling kasaysayan. British Journal of Pharmacology, 147, 546-555.
3. Mga Offermanns, S. (2003). G-protina bilang transducers sa signal ng transmembrane. Pag-unlad sa Biophysics & Molecular Biology, 83, 101–130.
4. Simon, M., Strathmann, MP, & Gautam, N. (1991). Pagkakaiba-iba ng G Proteins sa Signal Transduction. Science, 252, 802-808.
5. Syrovatkina, V., Alegre, KO, Dey, R., & Huang, X. (2016). Regulasyon, Signaling, at Functionological Functions ng G-Proteins. Journal of Molecular Biology, 428 (19), 3850–3868.