Termins G proteīni attiecas uz nehomogēnu olbaltumvielu grupu, kas var saistīt guanozīna difosfāta (GDP) un guanozīna trifosfāta (GTP) nukleotīdus. Viņi veic kritisko funkciju ārpusšūnu signālu transdukcijā un “tulkošanā” šūnā un šūnā. Membrānai piesaistīts, heterotrimerisks G proteīni ir starpnieki starp ārpusšūnu un intracelulāro telpu, un tā sauktie mazie G proteīni, kas atrodas šūnu citozolā, nodrošina signālu pārraidi šūnā.
Kas ir G proteīns?
G proteīni, kas pazīstams arī kā GTPāzes, pārstāv nehomogēnu olbaltumvielu grupu, kurai ir izšķiroša loma ārpusšūnu signālu pārnešanā šūnā un tās iekšienē. Visus G proteīnus raksturo spēja saistīt GTP un GDP nukleotīdus. Tos var iedalīt divās galvenajās membrānai saistīto heterotrimerisko G proteīnu grupās un tā sauktajos mazajos monomēriskajos G proteīnos. Monomēriskie G proteīni atrodas šūnu citozolā un darbojas kā sekundārais signāls transdukcijas šūnā. Membrānas saistītos G proteīnus veido alfa, beta un gamma apakšvienības. Neaktīvā stāvoklī IKP ir saistīts ar alfa apakšvienību. Ārpusšūnu stimuls (signāls) uzsāk procesu, kurā IKP aizstāj ar GTP, un vienlaikus notiek disociācija starp alfa apakšvienību un beta gamma apakšvienību. Abas beta un gamma apakšvienības turpmākajos procesos paliek kā aktīvā funkcionālā vienība kā beta-gamma apakšvienība. Tādējādi IKP aizstāšana ar GTP atbilst pārejai no neaktīvās “OFF” pozīcijas uz aktivizēto “ON” pozīciju.
Funkcija, darbība un lomas
Cilvēka šūnas, tāpat kā dzīvnieku šūnas, aizsargā a šūnu membrānu kas nav viegli caurlaidīgs lieliem molekulas vai patogēns baktērijas. No vienas puses šūnu membrānu nodrošina iekšējā citosola un kodola aizsardzību; no otras puses, tā var būt problēma vajadzīgajai komunikācijai un informācijas apmaiņai starp šūnām, šūnā, kā arī starp ārpusšūnu un intracelulāro telpu. Galvenā membrānas heterotrimerisko G olbaltumvielu funkcija, no kurām ir zināmas apmēram 21 dažādas alfa apakšvienības, ir signāla pārnešana no ārpusšūnu telpas uz šūnu interjeru. Signālu pārraide ir būtiska signālu pārraidei un īpašu “instrukciju” tulkošanai šūnu vielmaiņas procesos. Runa ir par svarīgu ziņojumu saņemšanu, kas tiek nosūtīti uz šūnu no ārpuses, izmantojot kurjera vielas, hormoni vai neirotransmiteri, tulkojot tos kā “darba instrukcijas” šūnai un nogādājot tos šūnas iekšienē citiem kurjeriem, kas nodrošina turpmāku transportēšanu citozola iekšienē. Arī transdukcijas procesam ir svarīga loma noteiktu jutīgu stimulu, piemēram, redzes, dzirdes, garša un smarža. Signāla pārraide ir vienlīdz svarīga noteiktu regulējošo ķēžu darbībai, caur kurām ķermeņa temperatūra, asinis spiediens, sirds tiek kontrolēta funkcija un daudzi citi bezsamaņas parametri. Vienkārši sakot, heterotrimeriskie G proteīni ir noenkuroti šūnu membrānu iemieso aktīvo attīrīšanas vietu signālvielām, kuras transformētā veidā tiek piegādātas mazajiem G proteīniem šūnā, kas darbojas kā otrie kurjeri. Mazie G proteīni, par kuriem ir zināmas vairāk nekā 100 dažādas formas, šūnā veic dažādus uzdevumus. Piemēram, viņi ir iesaistīti gēns ekspresija, citoskeleta organizācija, vielu pārvadāšana starp kodolu un citoplazmu un vielu apmaiņa ar lizosomām un šūnu proliferācija.
Veidošanās, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības
G proteīnu pamata celtniecības blokus, tāpat kā visus pārējos proteīnus, veido tā dēvētais proteogēns aminoskābes, no kuriem 23 ir zināmi līdz šim. Kamēr šūnu vielmaiņa spēj sintezēt visvairāk aminoskābes dažas aminoskābes, kas apzīmētas kā būtiskas, jāieņem kopā ar pārtiku. Olbaltumvielu montāža notiek vai nu no nulles, savienojot kopā aminoskābes ģenētiski iepriekš noteiktā secībā vai saliekot jau esošos daļēji izjauktu garās ķēdes proteīnu fragmentus. Fragmenti var sastāvēt arī no peptīdiem vai polipeptīdiem, kas pēc definīcijas sastāv no mazāk nekā 100 skābes. G-olbaltumvielu sintēze notiek katrā atsevišķā šūnā sarežģītos procesos, pamatojoties uz gēns segmenti, kas iepriekš nokopēti mRNS, kas norāda katra atsevišķā proteīna aminoskābju secību. Tā kā G proteīni to daudzveidībā ir iesaistīti praktiski visos katras šūnas kontroles un regulēšanas procesos un tā kā attiecība starp aktivētajiem un inaktivētajiem stāvokļiem ir ļoti dinamiska, to momentuzņēmums koncentrācija vai darbība šūnās nav iespējama un nebūtu nozīmīga. To, vai tīklā esošo G olbaltumvielu kopums veic “normālu” darbu, var novērtēt tikai netieši veselība statusu.
Slimības un traucējumi
Olbaltumvielām, kas ir fermenta, hormona vai citas funkcionālas vienības funkcionāla vai aktivējoša daļa, ir risks zaudēt funkciju aminoskābju secības defekta dēļ, izraisot fermenta vai hormona daļu darbības zaudēšanu. Vairumā gadījumu “olbaltumvielu defekts” ir atbilstošs gēns defekts. Gēnu segmenta mutācija noved pie nepareizas aminoskābju secības specifikācijas un līdz ar to arī nepareizas attiecīgā proteīna uzbūves. G proteīni netiek saudzēti no šādām ģenētiski noteiktām kļūdām ēkas plānā. Tomēr funkcionālie G olbaltumvielu zudumi rodas arī tad, ja kļūda atrodas ar G olbaltumvielām saistītajos receptoros. Abos gadījumos samazināta spēja pārraidīt signālus izraisa vai veicina noteiktu slimību. Slimības, kas saistītas ar G olbaltumvielu funkcijas traucējumiem, ir pseidohipoparatireoze, akromegālija, hiperfunkcionāla vairogdziedzera adenoma, olnīcu audzēji un vairāki citi.
