Protein G Struktur, Jenis dan Fungsi

Itu G salah satu Protein pengikat nukleotida guanin, Mereka adalah protein yang terkait dengan membran plasma yang termasuk dalam keluarga "skrup" sinyal yang memiliki fungsi penting dalam banyak proses transduksi sinyal dalam organisme eukariotik.

Dalam literatur, protein G digambarkan sebagai sakelar molekul biner, karena aktivitas biologisnya ditentukan oleh perubahan dalam strukturnya yang diberikan oleh spesies nukleotida yang mampu bergabung: nukleotida guanosin (difosfat (PDB) dan tiposfat (GTP))).

Struktur protein RAS, protein G monomerik (Sumber: Mark 'Abstturz' [domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Mereka umumnya diaktifkan oleh reseptor keluarga protein yang dikenal sebagai reseptor berpasangan GPCR (GPCR, bahasa Inggris "Penerima G-protein-coupled "), yang menerima sinyal awal eksternal dan menjadikannya perubahan konformasi yang memicu aktivasi, yang kemudian diterjemahkan ke dalam aktivasi protein efektor lain.

Beberapa penulis menganggap bahwa gen pengkodean untuk keluarga protein ini berevolusi dalam duplikasi dan divergensi gen umum leluhur, yang produknya lebih halus dan mengkhususkan diri.

Di antara berbagai fungsi seluler yang dimiliki protein ini adalah translokasi makromolekul selama sintesis protein, transduksi sinyal hormonal dan rangsangan sensorik, serta regulasi proliferasi dan diferensiasi sel.

Dua kelas telah dijelaskan dari jenis protein ini: protein G kecil dan protein G heterotrofimerik. Struktur tiga dimensi pertama dari protein G diperoleh lebih dari satu dekade dari protein G kecil yang dikenal sebagai RAS.

[TOC]

Struktur

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

Protein G kecil dibentuk oleh polipeptida tunggal dari sekitar 200 limbah aminoous dan sekitar 20-40 kDa, dan dalam strukturnya ada domain katalitik yang diawetkan (domain G) yang terdiri dari lima baling-baling α, enam lembaran β dan lima polipeptida loop.

Protein G heterotrofimerik, di sisi lain, adalah protein membran komprehensif yang terdiri dari tiga rantai polipeptida, yang dikenal sebagai subunit α, β dan γ.

-Subunit α memiliki berat antara 40 dan 52 kDa, memiliki daerah pengikatan nukleotida guanin dan memiliki aktivitas GTPASA untuk menghidrolisis hubungan antara gugus fosfat GTP.

Subunit α dari protein G yang berbeda berbagi beberapa domain struktural seperti GTP Union dan hidrolisis, tetapi sangat berbeda di situs pengikatan reseptor dan protein efektor.

Dapat melayani Anda: spindel mitosis

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

-Subunit γ, di sisi lain, jauh lebih kecil dan memiliki berat molekul sekitar 8 kDa.

Semua heterotrofimerik g. Dua domain ini sangat terkait dengan kuat sehingga mereka direnungkan sebagai unit fungsional tunggal.

Teman-teman

Seperti disebutkan sebelumnya ada dua jenis protein G: kecil dan heterotriméricas.

Protein G kecil memiliki fungsi dalam pertumbuhan sel, sekresi protein dan interaksi vesikel intraseluler. Untuk bagian mereka, protein G heterotrofimerik dikaitkan dengan transduksi sinyal dari reseptor permukaan, dan juga bertindak sebagai sakelar yang bergantian antara dua negara tergantung pada nukleotida terkait.

Protein G kecil

Protein ini juga disebut GTPASA kecil, protein persimpangan GTP kecil atau superfamili protein RAS dan membentuk superfamili independen dalam kelas besar hidrolase GTP dengan fungsi pengatur.

Protein ini sangat beragam dan mengontrol banyak proses sel. Mereka ditandai dengan domain yang diawetkan untuk mengikat ke GTP, domain "g". Kesatuan nukleotida fosfat ini menyebabkan perubahan konformasi kecil dalam domain katalitiknya dalam protein GD.

Aktivitasnya terkait erat dengan GTPASA mengaktifkan protein (GAP, Bahasa Inggris "Protein pengaktif GTPase ") dan dengan faktor pertukaran nukleotida guanina (GEF, bahasa Inggris "Faktor pertukaran nukleotida guanin ”).

Dalam eukariota, lima kelas atau keluarga protein G kecil telah dijelaskan:

-Ras

-Rho

-Rab

-SAR1/ARF

-Berlari

Protein Ras dan Rho mengontrol ekspresi genetik dan protein Rho juga memodulasi reorganisasi sitoskeleton. Protein kelompok RAB dan SAR1/ARF memiliki pengaruh pada transportasi vesikular dan protein mengatur transportasi nuklir dan siklus sel.

Protein G heterotrofimerik

Jenis protein ini juga pantas mendapatkan hubungan dengan dua faktor protein lainnya, sehingga rute pensinyalan dari luar ke interior seluler terdiri dari tiga elemen dalam urutan berikut:

1.    Itu reseptor digabungkan Protein g
2.    Itu G
3.    Itu Protein atau Saluran yang efektif

Dapat melayani Anda: lenticela

Ada keragaman besar protein G heterotrofimerik dan ini terkait dengan keragaman besar subunit α yang ada di alam, di mana hanya 20% dari urutan asam amino dipertahankan.

Biasanya protein G heterotrofimerik diidentifikasi berkat keragaman subunit α, terutama berdasarkan kesamaan fungsional dan urutannya.

Subunit α membentuk empat keluarga (keluarga GS, keluarga GI/O, keluarga GQ dan keluarga G12). Setiap keluarga terdiri dari "isotipe" yang berbeda yang, bersama -sama, menambahkan lebih dari 15 cara berbeda dari subunit α.

Keluarga gS

Keluarga ini mengandung perwakilan yang juga berpartisipasi dalam regulasi positif protein siklase adenilat dan diekspresikan dalam sebagian besar jenis sel. Itu terdiri dari dua anggota: GS dan golf.

Subskrip "S " Itu mengacu pada stimulasi (dari bahasa Inggris "Stimulasi ") dan subskrip "Olf " Itu mengacu pada "bau" (dari bahasa Inggris "Penciuman"). Protein golf diekspresikan terutama pada neuron sensorik yang bertanggung jawab atas bau.

Keluarga gi/o

Ini adalah keluarga terbesar dan beragam. Mereka diekspresikan dalam banyak jenis sel dan memediasi penghambatan penerima yang bergantung pada beberapa jenis adenylciclass (subskrip "Yo" mengacu pada penghambatan).

Protein dengan subunit α kelompok diekspresikan terutama dalam sel sistem saraf pusat dan memiliki dua varian: A dan B.

Keluarga gQ

Protein dengan keluarga subunit α ini bertanggung jawab atas regulasi fosfolipase C. Keluarga ini terdiri dari empat anggota yang subunit α diekspresikan oleh gen yang berbeda. Mereka berlimpah di sel -sel hati, dalam sel ginjal dan paru -paru.

Keluarga g12

Keluarga ini diekspresikan di mana -mana dalam organisme dan tidak diketahui dengan pasti apa sebenarnya proses seluler yang diatur melalui protein dengan subunit ini.

Subunit β dan γ

Meskipun keragaman struktur alfa sangat menentukan untuk identifikasi protein heterootium, ada juga banyak keragaman sehubungan dengan dua subunit lainnya: beta dan gamma.

Fungsi

Protein G berpartisipasi dalam "penyaluran" sinyal dari reseptor dalam membran plasma ke saluran efektor atau enzim.

Contoh paling umum dari fungsi jenis protein ini adalah dalam regulasi enzim adenilat siklasa, enzim yang bertanggung jawab untuk sintesis adenosin 3 ', 5'-monofosfat atau sekadar AMP siklik, molekul yang memiliki fungsi penting sebagai pembawa pesan kedua atau kedua Dalam banyak proses sel yang diketahui:

Dapat melayani Anda: sel caliciform

-Fosforilasi protein selektif dengan fungsi spesifik

-Transkripsi genetik

-Reorganisasi sitoskeleton

-Sekresi

-Depolarisasi membran

Mereka juga berpartisipasi secara tidak langsung dalam regulasi air terjun yang menandakan inositol (fosfatidylinitol dan turunannya yang terfosforilasi), yang bertanggung jawab untuk mengontrol proses yang bergantung pada kalsium seperti kimia kimia dan sekresi faktor terlarut yang larut.

Banyak saluran ionik dan protein transpor secara langsung dikendalikan oleh protein protein G. Demikian pula, protein ini terlibat dalam banyak proses sensorik seperti penglihatan, bau, antara lain.

Bagaimana mereka bekerja?

Mode interaksi protein G dengan protein efektor adalah tipikal dari setiap kelas atau keluarga protein.

Untuk reseptor g-granal protein G (protein G heterotrofimerik), penyatuan nukleotida guanin seperti PDB atau guanosín difosfat untuk subunit α menyebabkan hubungan tiga subunit, membentuk kompleks yang dikenal sebagai Gαβγ atau G-GDP, yang dihubungkan dengan tiga terkait, membentuk kompleks yang dikenal sebagai Gαβ-G-GDP, yang dihubungkan terkait dengan Gαββγ atau G-GDP, dihubungkan terkait dengan Gαββγ atau G-GDP, dihubungkan dengan Gαββγ atau G-GDP, dihubungkan dengan Gαββγ atau G-GDP, dihubungkan dengan Gαββγ atau G-GDP, dihubungkan dengan Gαββγ atau G-GDP, membentuk Gαββγ atau G-GDP, yang dihubungkan Gαββγ atau GDP, membentuk Gαββγ atau GDP, membentuk Gαββγ atau GDP, membentuk Gαββ α atau GDP, membentuk Gαββ "G-GDP. ke membran.

Jika molekul PDB kemudian dipertukarkan dengan molekul GTP, subunit α yang melekat pada GTP memisahkan diri dari subunit β dan γ, membentuk kompleks terpisah yang dikenal sebagai Gα-GTP, yang mampu mengubah aktivitas enzim atau pengantuman Diana-nya atau Diana Conveyorornya protein.

Aktivitas hidrolitik subunit ini memungkinkan Anda untuk menyelesaikan aktivasi, menukar GTP untuk PDB baru, pindah ke konformasi yang tidak aktif.

Dengan tidak adanya reseptor tereksitasi yang terkait dengan proses pertukaran PDB PDB, sangat lambat, yang berarti bahwa protein GD heterotrimik hanya bertukar PDB dengan GTP pada kecepatan fisiologis yang penting ketika mereka bergabung dengan reseptor bersemangat mereka yang bersemangat.

Referensi

1. Gilman, g. (1987). Protein G: Transduer Sinyal yang Diberi Penerima. Ulasan Tahunan dalam Biokimia, 56, 615-649.
2. Milligan, g., & Kostenis, dan. (2006). Heterotrimic G-Protein: Sejarah Singkat. British Journal of Pharmacology, 147, 546-555.
3. Offermanns, s. (2003). G-protein sebagai transduer dalam pensinyalan transmembran. Kemajuan dalam Biofisika & Biologi Molekuler, 83, 101-130.
4. Simon, m., Strathmann, m. P., & Gautam, n. (1991). Keragaman protein G dalam transduksi sinyal. Sains, 252, 802-808.
5. Syrovatkina, v., Ceria, k. SALAH SATU., Dey, r., & Huang, x. (2016). Regulasi, pensinyalan, dan fungsi fisiologis G-protein. Jurnal Biologi Molekuler, 428(19), 3850-3868.