G Proteine (guanine nucleotide-verbindliche Proteine) sind eine Familie von Proteinen, die am Übertragen chemischer Signale außerhalb der Zelle und des Verursachens von Änderungen innerhalb der Zelle beteiligt sind. Sie teilen Signale von vielen Hormonen, neurotransmitters, und andere Signalfaktoren mit.

G Protein-verbundene Empfänger sind transmembrane Empfänger. Signalmoleküle binden zu einem außerhalb der Zelle gelegenen Gebiet. Ein intrazelluläres Gebiet aktiviert ein G Protein. Das G Protein aktiviert eine Kaskade von weiteren Zusammensetzungen, und verursacht schließlich eine Änderung stromabwärts in der Zelle.

G Proteine fungieren als molekulare Schalter. Wenn sie guanosine triphosphate (GTP) binden, sind sie 'auf', und, wenn sie guanosine diphosphate (BIP) binden, sind sie 'aus'.

G Proteine regeln metabolische Enzyme, Ion-Kanäle, Transportvorrichtungen und andere Teile der Zellmaschinerie, Abschrift, motility, contractility, und Sekretion kontrollierend, die der Reihe nach Körperfunktionen wie embryonische Entwicklung regeln, erfahrend und Gedächtnis und homeostasis.

G Proteine wurden entdeckt, als Alfred G. Gilman und Martin Rodbell Anregung von Zellen durch das Adrenalin untersucht haben. Sie haben gefunden, dass, wenn Adrenalin zu einem Empfänger bindet, der Empfänger Enzyme direkt nicht stimuliert. Statt dessen stimuliert der Empfänger ein G Protein, das ein Enzym stimuliert. Ein Beispiel ist adenylate cyclase, der den zweiten Boten zyklisches AMPERE erzeugt. Für diese Entdeckung haben sie den 1994-Nobelpreis in der Physiologie oder Medizin gewonnen.

G Proteine gehören der größeren Gruppe von Enzymen genannt GTPases.

Funktion

G Proteine sind wichtiges Signal transducing Moleküle in Zellen. "Die Funktionsstörung von GPCR [G Protein-verbundener Empfänger] Signalpfade wird an vielen Krankheiten, wie Zuckerkrankheit, Blindheit, Allergien, Depression, kardiovaskuläre Defekte und bestimmte Formen des Krebses beteiligt. Es wird geschätzt, dass mehr als Hälfte der Zellziele der modernen Rauschgifte GPCRs ist."

Das menschliche Erbgut verschlüsselt ungefähr 950 G Protein-verbundene Empfänger, die Fotonen (Licht), Hormone, Wachstumsfaktoren, Rauschgifte und anderer endogener ligands entdecken. Etwa 150 der im menschlichen Erbgut gefundenen GPCRs haben unbekannte Funktionen.

Typen der G Protein-Nachrichtenübermittlung

G Protein kann sich auf zwei verschiedene Familien von Proteinen beziehen. Heterotrimeric G Proteine, manchmal gekennzeichnet als die "großen" G Proteine, die durch G Protein-verbundene Empfänger aktiviert und aus dem Alpha (α), Beta (β), und Gamma (γ) Subeinheiten zusammengesetzt werden. Es gibt auch "kleine" G (20-25kDa) Proteine, die der Superfamilie von Ras von kleinem GTPases gehören. Diese Proteine sind zum Alpha (α) Subeinheit homolog, die in heterotrimers gefunden ist, und sind tatsächlich monomeric. Jedoch binden sie auch GTP und BIP und werden am Signal transduction beteiligt.

Heterotrimeric G Proteine

Verschiedene Typen von heterotrimeric G Proteine teilen einen allgemeinen Mechanismus. Sie werden als Antwort auf eine Angleichungsänderung im G Protein-verbundenen Empfänger, Austausch-BIP für GTP aktiviert und trennen sich ab, um andere Proteine im Signal transduction Pfad zu aktivieren. Die spezifischen Mechanismen unterscheiden sich jedoch unter den Typen.

Allgemeiner Mechanismus

Empfänger-aktivierte G Proteine werden zur Innenoberfläche der Zellmembran gebunden. Sie bestehen aus dem G und den dicht verbundenen G Subeinheiten. Es gibt viele Klassen von G Subeinheiten: Gα (G stimulatory), Gα (G hemmend), Gα (G anderer), Gα und Gα sind einige Beispiele. Sie benehmen sich verschieden in der Anerkennung des Effektors, aber teilen einen ähnlichen Mechanismus der Aktivierung.

Aktivierung

Wenn ein ligand den G Protein-verbundenen Empfänger aktiviert, veranlasst er eine Conformational-Änderung im Empfänger, der dem Empfänger erlaubt, als ein guanine nucleotide Austauschfaktor (GEF) zu fungieren, der BIP gegen GTP auf der G Subeinheit austauscht. In der traditionellen Ansicht von der heterotrimeric Protein-Aktivierung löst dieser Austausch die Trennung der G Subeinheit aus, die zu GTP, vom G dimer und dem Empfänger gebunden ist. Jedoch beginnen Modelle, die molekulare Neuordnung, Reorganisation und pre-complexing von Effektor-Molekülen andeuten, akzeptiert zu werden. Sowohl G-GTP als auch G können dann verschiedene Signalkaskaden (oder die zweiten Bote-Pfade) und Effektor-Proteine aktivieren, während der Empfänger im Stande ist, das folgende G Protein zu aktivieren.

Beendigung

Die G Subeinheit wird schließlich hydrolyze der beigefügte GTP zum BIP durch seine innewohnende enzymatische Tätigkeit, ihm erlaubend, mit G wiederzuverkehren und einen neuen Zyklus anfangend. Eine Gruppe von Proteinen genannt der Gangregler des G Proteins, das (RGSs) Zeichen gibt, handeln Sie als das GTPase-Aktivieren von Proteinen (LÜCKEN), die für G Subeinheiten spezifisch sind. Diese Proteine handeln, um Hydrolyse von GTP zum BIP zu beschleunigen und das Transduced-Signal zu begrenzen. In einigen Fällen kann der Effektor selbst innere LÜCKE-Tätigkeit besitzen, die hilft, den Pfad auszuschalten. Das ist im Fall von phospholipase C Beta wahr, das LÜCKE-Tätigkeit innerhalb seines C-Endgebiets besitzt. Das ist eine abwechselnde Form der Regulierung für die G Subeinheit.

Spezifische Mechanismen

• G aktiviert den CAMPING-ABHÄNGIGEN Pfad durch das Anregen der Produktion des LAGERS von ATP. Das wird durch die direkte Anregung des membranenverbundenen Enzyms adenylate cyclase vollbracht. LAGER handelt als ein zweiter Bote, der fortsetzt, aufeinander zu wirken und Protein kinase A (PKA) zu aktivieren. PKA kann dann phosphorylate Myriade nimmt stromabwärts ins Visier.

Der CAMPING-Abhängiger-Pfad wird als ein Signal transduction Pfad für viele Hormone verwendet einschließlich:

• ADH - Fördert Wasserretention durch die Nieren (V2 Zellen der Späteren Hypophyse)
• GHRH - Stimuliert die Synthese und Ausgabe von GH (Somatotroph Zellen der Vorderen Hypophyse)
• GHIH - Hemmungen die Synthese und Ausgabe von GH (Somatotroph Zellen der Vorderen Hypophyse)
• CRH - Stimuliert die Synthese und Ausgabe von ACTH (Vordere Hypophyse)
• ACTH - Stimuliert die Synthese und Ausgabe von Cortisol (zona fasiculata vom Kortex in Nieren)
• TSH - Stimuliert die Synthese und Ausgabe einer Mehrheit von T4 (Schilddrüse)
• LH - Stimuliert follicular Reifung und Eisprung in Frauen; stimuliert Testosteron-Produktion und spermatogenesis in Männern
• FSH - Stimuliert follicular Entwicklung in Frauen; stimuliert spermatogenesis in Männern
• PTH - Zunahme-Blutkalzium-Niveaus (PTH1 Empfänger: Nieren und Knochen; PTH2 Empfänger: Zentralnervensystem, Knochen, Nieren, Gehirn)
• Calcitonin - Abnahme-Blutkalzium-Niveaus (Calcitonin Empfänger: Eingeweide, Knochen, Nieren, Gehirn)
• Glucagon - Stimuliert glycogen Depression (Leber)
• hCG - Fördert Zellunterscheidung; potenziell beteiligt an apoptosis
• G hemmt die Produktion des LAGERS von ATP.
• G stimuliert membranengebundenen phospholipase C Beta, das dann KERN (eine geringe Membran phosphoinositol) in die zwei zweiten Boten, den IP3 und diacylglycerol (DAG) zerspaltet.

Der Inositol Phospholipid Abhängige Pfad wird als ein Signal transduction Pfad für viele Hormone verwendet einschließlich:

• ADH (Vasopressin/AVP) - Veranlasst die Synthese und Ausgabe von glucocorticoids (zona fasiculata vom Kortex in der Niere); veranlasst vasoconstriction (V1 Zellen der Späteren Hypophyse)
• TRH - Veranlasst die Synthese und Ausgabe von TSH (Vordere Hypophyse)
• TSH - Veranlasst die Synthese und Ausgabe eines kleinen Betrags von T4 (Schilddrüse)
• Angiotensin II - Veranlasst Aldosterone Synthese und Ausgabe (zona glomerulosa vom Kortex in der Niere)
• GnRH - Veranlasst die Synthese und Ausgabe von FSH und LH (Vordere Hypophyse)
• G werden an der Familie von Rho GTPase beteiligt, der (durch die Superfamilie von RhoGEF) signalisiert, und kontrollieren Zelle cytoskeleton das Umbauen, so Zellwanderung regelnd.
• G haben manchmal auch aktive Funktionen, z.B, Kopplung zu und G Protein-verbundene innerlich berichtigende Kalium-Kanäle aktivierend.

Kleiner GTPases

Kleine GTPases binden auch GTP und BIP und werden am Signal transduction beteiligt. Diese Proteine sind zum Alpha (α) Subeinheit homolog, die in heterotrimers gefunden ist, aber bestehen als monomers. Sie sind (20-kDa zum 25-kDa) Proteine klein, die zu guanosine triphosphate (GTP) binden. Diese Familie von Proteinen ist zu Ras GTPases homolog und wird auch die Superfamilie von Ras GTPases genannt.

Lipidation

Um mit dem inneren Flugblatt der Plasmamembran zu verkehren, sind viele G Proteine und kleiner GTPases lipidated, d. h. covalently modifiziert mit lipid Erweiterungen. Sie können myristolated, palmitoylated oder prenylated sein.