GTPases (einzigartiger GTPase) sind eine große Familie dessen faulenzen Enzyme hydro, die binden können und hydrolyze guanosine triphosphate (GTP). Die GTP-Schwergängigkeit und Hydrolyse finden im hoch erhaltenen G für den ganzen GTPases üblichen Gebiet statt.

Funktionen

GTPases spielen eine wichtige Rolle in:

• Geben Sie transduction am intrazellulären Gebiet von transmembrane Empfängern, einschließlich der Anerkennung des Geschmacks, Geruches und Lichtes Zeichen.
• Protein-Biosynthese (auch bekannt als Übersetzung) am ribosome.
• Kontrolle und Unterscheidung während der Zellabteilung.
• Versetzung von Proteinen durch Membranen.
• Transport von vesicles innerhalb der Zelle. (GTPases kontrollieren Zusammenbau von Vesicle-Mänteln).

Mechanismus

Die Hydrolyse von γ Phosphat von GTP in guanosine diphosphate (BIP) und P, anorganisches Phosphat, kommt beim S2 Mechanismus vor (sieh nucleophilic Ersatz) über einen pentavalent Zwischenstaat und ist vom Magnesium-Ion-Mg abhängig.

Hauptmotive

Im grössten Teil von GTPases wird die Genauigkeit für die Basis guanine durch das Grundanerkennungsmotiv gegeben, das die Einigkeitsfolge [N/T] KXD hat.

Regelnder GTPases

Regelnde GTPases, auch genannt die GTPase Superfamilie, sind für die Regulierung anderer biochemischer Prozesse verwendeter GTPases. Am prominentesten unter dem regelnden GTPases sind die G Proteine.

GTP Schalter

Alle regelnden GTPases haben einen allgemeinen Mechanismus, der ihnen ermöglicht, ein Signal transduction Kette auf und von zu schalten. Toggling der Schalter wird durch die Einrichtungsänderung des GTPase von der aktiven, GTP-bestimmten Form bis die untätige, BIP-gebundene Form durch die Hydrolyse des GTP durch die innere GTPase-Tätigkeit durchgeführt, effektiv den GTPase ausschaltend. Diese Reaktion wird durch das GTPase-Aktivieren von Proteinen (LÜCKEN), die Ankunft aus einem anderen Signal transduction des Pfads begonnen. Es kann (das Einschalten des GTPase wieder) durch Austauschfaktoren von Guanine nucleotide (GEFs) zurückgekehrt werden, die das BIP veranlassen, sich vom GTPase abzutrennen, zu seiner Vereinigung mit einem neuen GTP führend. Das schließt den Zyklus für den aktiven Staat des GTPase; die irreversible Hydrolyse des GTP zum BIP zwingt den Zyklus, nur in einer Richtung zu laufen. Nur der aktive Staat des GTPase kann transduce ein Signal zu einer Reaktionskette.

Schalter-Regulierung

Die Leistungsfähigkeit des Signals transduction über einen GTPase hängt vom Verhältnis von aktiven zu untätigem GTPase ab. Das ist gleich:

:

\frac {\\mbox {GTPase} *\mbox {GTP}} {\\mbox {GTPase} *\mbox {BIP}} =

\frac {k_\mbox {diss. BIP}} {k_\mbox {Katze. GTP} }\

</Mathematik>

mit k die Trennung zu sein, die des BIP und k die Hydrolyse unveränderlich ist, die von GTP für den spezifischen GTPase unveränderlich ist. Beide Konstanten können durch spezielle Durchführungsproteine modifiziert werden.

Der Betrag von aktivem GTPase kann auf mehrere Weisen geändert werden:

1. Die Beschleunigung der BIP-Trennung durch GEFs beschleunigt das Gebäude von aktivem GTPase.
2. Die Hemmung der BIP-Trennung durch Trennungshemmstoffe von Guanine nucleotide (GDIs) verlangsamt das Gebäude von aktivem GTPase.
3. Die Beschleunigung der GTP Hydrolyse durch LÜCKEN reduziert den Betrag von aktivem GTPase.
4. GTP Entsprechungen wie &gamma;-S-GTP, &beta;,&gamma;-methylene-GTP, und &beta;,&gamma;-imino-GTP, der hydrolyzed nicht sein kann, fixieren den GTPase in seinem aktiven Staat.

Heterotrimeric G Proteine

Diese G Proteine werden von drei Subeinheiten mit dem G auf dem größten gelegenen Gebiet gemacht (&alpha; Einheit); zusammen mit den zwei kleineren Subeinheiten (&beta; und &gamma; Einheiten), sie bilden einen dicht verbundenen Protein-Komplex. α und γ Einheit werden mit der Membran durch lipid Anker vereinigt. Heterotrimeric G Proteine handeln als die spezifischen Reaktionspartner von G Protein-verbundenen Empfängern. Der GTPase ist normalerweise untätig. Nach der Empfänger-Aktivierung aktiviert das intrazelluläre Empfänger-Gebiet den GTPase, der der Reihe nach andere Moleküle des Signals transduction Kette, entweder über die α Einheit oder über den βγ Komplex aktiviert. Unter den Zielmolekülen des aktiven GTPase sind adenylate cyclase und Ion-Kanäle. Der heterotrimeric G Proteine kann durch die Folge-Homologie der α Einheit in vier Familien klassifiziert werden:

1. G Familie. Diese G Proteine werden im Signal transduction des Geschmacks und Geruches verwendet. Sie verwenden immer die Aktivierung von adenylate cyclase als der nächste Schritt in der Signalkette. Die Standplätze für die Anregung. Ihre Funktion wird durch das Cholera-Toxin dauerhaft aktiviert, das die Ursache der tödlichen Effekten der Infektion mit Vibrio cholerae ist.
2. G Familie. Ich tritt für Hemmung des adenylate cyclase ein; ein anderes Effektor-Molekül für diese Protein-Familie ist phospholipase C. Außerdem werden G und G Proteine unter diesem Etikett wegen Folge-Homologien zusammengefasst. G Proteine, auch bekannt als transducin, wird im leichten Anerkennungspfad in Netzhaut-Zellen verwendet. G Protein kommt in der Geschmack-Anerkennung für den bitteren vor. Die meisten G Protein-Familienmitglieder können durch das pertussis Toxin von Bordetella pertussis gehemmt werden.
3. G Familie. Diese Proteine haben gewöhnlich phospholipase C als Effektor-Protein.
4. G Familie. Diese G Proteine können durch thromboxan Empfänger und thrombin Empfänger aktiviert werden. Ihre Effektor-Proteine sind unbekannt.

Durch die Kombination von verschiedenem α, β und γ Subeinheiten, kann eine große Vielfalt (> 1000) G Proteine erzeugt werden.

BIP ist für GTP nicht erforderlich.

Aktivierungszyklus von heterotrimeric G Proteine

Im grundlegenden Staat werden der G-GDP-G Komplex und der Empfänger, der es aktivieren kann, mit der Membran getrennt vereinigt. Auf der Empfänger-Aktivierung wird der Empfänger hoch affine für das G Protein - BIP-Komplex. Mit dem Komplex bindend, trennt sich BIP vom Komplex ab; der Empfänger arbeitet als ein GEF - Austauschfaktor des BIP-GTP; der freie Komplex hat eine hohe Sympathie für GTP. Nach der GTP-Schwergängigkeit trennen sich sowohl G-GTP als auch G sowohl vom Empfänger als auch von einander. Abhängig von der Lebenszeit des aktiven Staates des Empfängers kann es mehr G Proteine dieser Weg aktivieren.

Sowohl G-GTP als auch G können jetzt getrennt und/oder dieselben Effektor-Moleküle aktivieren, so dem Signal weiter unten die Signalreaktionskette sendend. Sobald die innere GTPase Tätigkeit der α Einheit hydrolyzed der GTP zum BIP, und dann der zwei Teil-Partner zum ursprünglichen, untätigen Staat hat. Die Geschwindigkeit der Hydrolyse-Reaktion arbeitet als eine innere Uhr für die Länge des Signals.

Der Ras GTPase Superfamilie

Das sind kleine monomeric zu Ras homologe Proteine. Sie werden auch kleinen GTPases genannt. Kleine GTPases haben ein Molekulargewicht von ungefähr 21 kilodaltons und dienen allgemein als molekulare Schalter für eine Vielfalt von Zellsignalereignissen. Gemäß ihren primären Aminosäure-Folgen und biochemischen Eigenschaften wird die Superfamilie von Ras weiter in fünf Unterfamilien geteilt: Ras, Rho, Rab, Arf und Ran. Die Rho Unterfamilie wird weiter in RHOA, RAC1 und CDC42 geteilt.

Übersetzungsfaktor-Familie

Diese GTPases spielen eine wichtige Rolle in der Einleitung, Verlängerung und Beendigung der Protein-Biosynthese.

Versetzungsfaktoren

Sieh Signalanerkennungspartikel (SRP).

Großer GTPases

Sieh dynamin als ein Prototyp für großen GTPases.

Siehe auch

• G Protein-verbundene Empfänger
• Rho-kinase

Links

• MBInfo - RhoGTPases
• Neurofibromin 1 von GeneCards
• GTPases: Von der Bank (blog)