Zem nosaukuma G olbaltumvielas ir nehomogēna olbaltumvielu grupa, kas var saistīt nukleotīdus guanozīna difosfātu (IKP) un guanozīna trifosfātu (GTP).
Viņiem ir izšķiroša loma ārpusšūnu signālu pārraidē un “tulkošanā” šūnā un šūnā. Uz membrānas balstīti heterotrimērie G proteīni ir starpnieks starp ārpusšūnu un intracelulāro telpu, un tā sauktie mazie G proteīni, kas atrodas šūnu citosolā, nodrošina signālu pārraidi šūnā.
Kas ir G proteīns?
G proteīni, kas pazīstami arī kā GTPāzes, pārstāv nehomogēnu olbaltumvielu grupu, kurai ir izšķiroša loma ārpusšūnu signālu pārraidē šūnā un šūnā. Visus G proteīnus raksturo tas, ka tie var saistīt nukleotīdus GTP un IKP.
Tos var iedalīt divās lielās membrānu saistīto heterotrimērisko G olbaltumvielu grupās un tā sauktajos mazajos monomēra G proteīnos. Monomērie G proteīni atrodas šūnu citosolā un darbojas kā otrie signālu signālu signāla pārvades elementi šūnā. Ar membrānām saistītie G proteīni sastāv no Alfa, Beta un Gamma apakšvienībām. Neaktīvā stāvoklī IKP ir saistīts ar alfa apakšvienību.
Āršūnu stimuls (signāls) uzsāk procesu, kurā IKP tiek aizstāts ar GTP, un tajā pašā laikā notiek disociācija starp alfa subvienību un beta-gamma subvienību. Abas beta un gamma apakšvienības paliek kopā kā aktīva funkcionālā vienība pat turpmākajos procesos kā beta-gamma apakšvienība. Tādējādi GTP veiktā IKP apmaiņa atbilst pārslēgšanai no neaktīvās “OFF pozīcijas” uz aktivizēto “ON pozīciju”.
Funkcija, efekts un uzdevumi
Tāpat kā dzīvnieku šūnas, arī cilvēka šūnas aizsargā šūnu membrāna, kas nav viegli caurlaidīga lielām molekulām vai patogēniem mikrobiem. No vienas puses, šūnas membrāna nodrošina iekšējā citosola un šūnas kodola aizsardzību, no otras puses, tā var būt nepieciešamās komunikācijas un informācijas apmaiņas problēma starp šūnām, šūnas iekšpusē un starp ārpusšūnu un starpšūnu telpu.
Ar membrānām saistīto heterotrimērisko G-olbaltumvielu, no kurām ir zināmas aptuveni 21 dažādas alfa subvienības, galvenā funkcija ir signāla pārvade no ārpusšūnu telpas uz šūnas iekšpusi. Signālu pārveidošana ir būtiska signālu pārraidei un noteiktu “instrukciju” pārvēršanai šūnu metabolisma procesos. Punkts ir saņemt svarīgus ziņojumus, kas no šūnas tiek ienesti no ārpuses, izmantojot kurjerus, hormonus vai neirotransmiterus, un tulkot tos kā šūnas "darba norādījumus" un nodot tos otrajiem kurjeriem šūnas iekšienē, kas nodrošina tālāku transportēšanu citosola iekšienē. .
Transdukcijas procesam ir liela nozīme arī noteiktu jutīgu stimulu, piemēram, redzes, dzirdes, garšas un smaržas, pārnešanā. Signāla pārraide ir tikpat svarīga noteiktu kontroles cilpu darbībai, kas kontrolē ķermeņa temperatūru, asinsspiedienu, sirds darbību un daudzus citus bezsamaņas parametrus. Vienkārši izsakoties, heterotrimērie G-proteīni, kas noenkuroti šūnas membrānā, iemieso signālvielu aktīvo klīringa punktu, kas pārveidotā formā tiek pārnesti uz mazajiem G-proteīniem šūnas iekšpusē, kas darbojas kā otrie sūtītāji.
Mazie G proteīni, no kuriem ir zināmi vairāk nekā 100 dažādi veidi, šūnā veic plašu uzdevumu klāstu.Piemēram, viņi ir iesaistīti gēnu ekspresijas regulēšanā, citoskeleta organizācijā, vielu pārvadāšanā starp kodolu un citoplazmu, kā arī vielu apmaiņā ar lizosomām un šūnu proliferācijā.
Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības
Tāpat kā visu citu olbaltumvielu gadījumā, arī G olbaltumvielu pamata veidojošās sastāvdaļas ir tā saucamās proteinogēnās aminoskābes, no kurām 23 ir zināmas līdz šim. Kaut arī šūnu metabolisms spēj sintezēt lielāko daļu aminoskābju, dažas aminoskābes, kuras aprakstītas kā būtiskas, ir jāuzņem uzturā.
Olbaltumvielu montāža notiek vai nu no zemes uz augšu, sasaistot aminoskābes ģenētiski noteiktā secībā, vai arī saliekot esošos daļēji sadalītu, garu ķēžu olbaltumvielu fragmentus. Fragmenti var sastāvēt arī no peptīdiem vai polipeptīdiem, kas saskaņā ar definīciju sastāv no mazāk nekā 100 aminoskābēm. G olbaltumvielu sintēze notiek katrā atsevišķā šūnā sarežģītos procesos, pamatojoties uz gēna segmentiem, kas iepriekš nokopēti mRNS, kas nosaka katra atsevišķā proteīna aminoskābju secību.
Tā kā G olbaltumvielas to daudzveidībā ir iesaistītas praktiski visos katras šūnas kontroles un regulēšanas procesos un saistība starp aktivizēto un inaktivēto stāvokli ir ļoti dinamiska, momentuzņēmums par to koncentrāciju vai aktivitāti šūnās nav iespējams, un tam nebūtu nozīmes. To, vai visi tīklā esošie G proteīni veic “normālu” darbu, var netieši novērtēt tikai pēc veselības stāvokļa.
Slimības un traucējumi
Olbaltumvielu gadījumā, kas ir fermenta, hormona vai citu funkcionālu vienību funkcionālā vai aktivizējošā daļa, pastāv risks, ka kļūda to aminoskābju secībā liks viņiem zaudēt funkciju un ferments vai hormons zaudēs daļu no tā efektivitātes. Vairumā gadījumu “proteīna defekts” ir atbilstošs ģenētiskais defekts.
Gēna segmenta mutācija noved pie nepareizas aminoskābju secības specifikācijas un tādējādi nepareizas atbilstošā proteīna konstruēšanas. G proteīni nav saudzēti no šādām ģenētiski noteiktām kļūdām projektā. Tomēr arī G proteīni zaudē savu funkciju, ja vaina meklējama receptoros, kas saistīti ar G proteīnu.
Abos gadījumos samazināta signālu pārnešanas spēja izraisa noteiktu slimību vai veicina tās attīstību. Slimības, kas saistītas ar traucētu G olbaltumvielu darbību, piemēram, ir pseidohipoparatireoidisms, akromegālija, hiperfunkcionāla vairogdziedzera adenoma, olnīcu audzēji un daži citi.
