Опишите функции и механизм действия g-белков. Приведите примеры тримерных и малых g-белков. Какие факторы регулируют g-белки и как? Приведите примеры.
G-белки - семейство белков, относящихся к ГТФазам и универсальными посредниками при передаче сигналов от рецепторов мембраны к эффекторным белкам. G-белки - таймеры, регулирующие время прохождения сигнала.
Гетеротримерные G-белки - белки с четвертичной структурой из 3 субъединиц. α связывают и гидролизуют ГТФ и определяют специфичность связывания G-белка с рецептором и эффектором. G-белки и их эффекторы могут образовывать сложные супрамолекулярные комплексы - специфичность белок-белкового взаимодействия. β и γ обычно образуют комплекс.
G-белок |
Эффекторы |
Сигнальные пути |
Gs |
Аденилатциклаза, Ca2+-каналы |
↑ цАМФ ↑ вход в клетку Ca2+ |
Golf |
Аденилатциклаза |
↑ цАМФ (обоняние) |
Gt (трансдуцин) |
цГМФ-фосфодиэстераза |
↓ цГМФ (зрение) |
Gq |
Фосфолипаза С |
↑ инозитолтрифосфат, ДАГ, Ca2+ |
Gi1, Gi2, Gi3 |
Аденилатциклаза Фосфолипаза С Фосфолипаза А2 К+-каналы |
↑ цАМФ ↑ инозитолтрифосфат, ДАГ, Ca2+ Высвобождение АА Поляризация мембраны |
1) +Л, активирует Рецептор 2) G-белок взаимодействует с *рецептором* 3) α освобождает ГДФ и присоединениет ГТФ 4) α диссоциирует от βγ и взаимодействует с эффекторными белками в пути сигнальной трансдукции 5) α гидролизует ГТФ до ГДФ и теряет способность активировать эффектор 6) α-ГДФ взаимодействует с βγ и снова образует тримерный G-белок.
у некоторых G-белков βγ-комплекс может работать как эффекторная молекула сам по себе, может активировать другие системы вторичных посредников или может открывать и закрывать ионные каналы.
Мономерные G-белки – белки из 1 полипептидной цепи, гомологична α-субъединице, имеют молекулярную массу 20—25 кДа, относятся к суперсемейству Ras малых ГТФаз.
Мономерные ГТФ-связывающие белки - молекулярные переключатели. Активация и инактивация мономерных ГТФ-связывающих белков требует дополнительных регуляторных белков, которые не требуются для работы гетеротримерных G-белков. Мономерные G-белки активируются гуанин-нуклеотид-освобождающими белками, инактивируются ГТФаза-активирующими белками.
Подсемейство |
Клеточные эффекты |
Ras-подобные белки |
Контроль роста и дифференцировки |
Rho-подобные белки (включая Rac) |
Контроль полимеризации актиновых филаментов и их сборки в специализированные структуры типа фокальной адгезии |
Rab-подобные белки |
Контроль везикулярного транспорта путем направления везикул к определенным мембранам |
Ran-подобные белки |
Регулируют образование ядерных пор |
Arf-подобные белки |
Регуляция сборки и разборки белков, покрывающих везикулы, и контроль везикулярного транспорта |
В непосредственной передаче сигнала участвуют только Ras.
П
Белки-помощники G-белков.
Вспомогательные белки. GAPs (GTPase Activating Proteins) ускоряют гидролиз ГТФ, ускоряя инактивацию G-белков. альфа-субъед гетеротримерных G-белков часто сами обладают достаточной ГТФ-азной активностью. GEFs (Guanine nucleotide Exchange Factors), ускоряют обмен ГДФ на ГТФ и активируют G-белки. Обычно для G-белка GEF-ом служит активированный лигандом рецептор, однако в некоторых случаях белки AGS (Activator of G-protein Signaling) могут активировать G-белок независимо от рецептора.
Белки GDIs (guanine-nucleoti-dedissociation inhibitors ) ингибируют замещения GDP на GTP и активность GAPs.