Гетеротримерный G-белок

Этот гетеротримерный G-белок изображён вместе с его теоретическими липидными якорями. ГДФ изображена чёрным цветом, α-субъединица — жёлтым, βγ-димер — голубым, мембрана — серым.
Гетеротримерный G-белок
Идентификаторы
Шифр КФ 3.6.5.1
Номер CAS 9059-32-9
Базы ферментов
IntEnz IntEnz view
BRENDA BRENDA entry
ExPASy NiceZyme view
MetaCyc metabolic pathway
KEGG KEGG entry
PRIAM profile
PDB structures RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Gene Ontology AmiGO • EGO
Поиск
PMC статьи
PubMed статьи
NCBI NCBI proteins
CAS 9059-32-9
Трёхмерная структура гетеротримерного G-белка

Термин «G-белок» без уточнения обычно относится к мембранно-связанным гетеротримерным G-белкам, иногда также называемым большими G-белками (в противоположность меньшим, мономерным так называемым малым ГТФазам). Эти гетеротримерные G-белки активируются при связывании лиганда-агониста с G-связанным метаботропным рецептором. Они состоят из трёх субъединиц, называемых «альфа» (Gα), «бета» (Gβ) и «гамма» (Gγ).[1] Последние две субъединицы βγ диссоциируют совместно при связывании лиганда с рецептором и функционально составляют дуплет, поэтому называются «бета-гамма-комплекс» («βγ-комплекс») или «бета-гамма-димер» («βγ-димер»).

Существует четыре основных семейства G-белков: Gi / Go, Gq, Gs, и G12.[2]

Альфа-субъединица

Основная статья: Альфа-субъединица G-белка

Субъединица Gα состоит из двух доменов: ГТФазного и α-спирального. Эксперименты, проведённые в 1980-х годах, показали, что очиненные субъединицы Gα могут напрямую активировать эффекторные ферменты. ГТФ-связанная форма α-субъединицы белка трансдуцина (Gt) активирует цГМФ-фосфодиэстеразу зрительных клеток палочек[3], а ГТФ-связанная форма α-субъединицы стимулирующего белка G (Gs) активирует гормон-чувствительную аденилатциклазу[4][5].

Существует по крайней мере 20 различных видов Gα субъединиц, распределённым по четырём разным семействам белков на основании гомологии их первичных последовательностей:[6]

Семейство G-белков α-субъединица Ген Сигнальный каскад G-белок-связанные метаботропные рецепторы (примеры) Эффекты (примеры)
Семейство ингибиторных Gi
Gi/o Gαi, Gαo GNAO1, GNAI1, GNAI2, GNAI3 Ингибирование активности аденилатциклазы, открытие калиевых каналов, закрытие кальциевых каналов Мускариновые холинорецепторы типов M2 и M4,[7] хемокиновые рецепторы, α2-адренорецепторы, серотониновые рецепторы подтипа 5-HT1, гистаминовые рецепторы подтипа H3 и H4, дофаминовые рецепторы подтипа D2 и подобные Сокращение гладких мышц, снижение активности нейронов
Семейство «зрительных» Gt Gαt (Трансдуцин) GNAT1, GNAT2 Активация фосфодиэстеразы 6 Родопсин Передача зрительного сигнала
Семейство «вкус-ощущающих» Ggust Gαgust (Густдуцин) GNAT3 Активация фосфодиэстеразы 6 Вкусовые рецепторы Передача вкусового сигнала
Gz Gαz GNAZ Ингибирование активности аденилатциклазы ? Поддержание ионного баланса перилимфатических и эндолимфатических кохлеарных жидкостей.
Семейство стимулирующих Gs
Семейство стимулирующих Gs Gαs GNAS Активация аденилатциклазы β-адренорецепторы; Серотониновые рецепторы подтипов 5-HT4, 5-HT6 и 5-HT7; Дофаминовые D1-подобные рецепторы, гистаминовые H2-рецепторы Повышение частоты сердечных сокращений, расслабление гладких мышц, стимулирование активности нейронов.
Семейство «обонятельных» Golf Gαolf GNAL Активация аденилатциклазы обонятельные рецепторы Передача обонятельного сигнала
Семейство Gq
Семейство Gq Gαq, Gα11, Gα14, Gα15, Gα16 GNAQ, GNA11, GNA14, GNA15 Активация фосфолипазы C α1-адренорецепторы, мускариновые холинорецепторы подтипов M1, M3 и M5,[7] гистаминовые рецепторы подтипа H1, серотониновые рецепторы подтипа 5-HT2 Сокращение гладких мышц, ток ионов кальция
Семейство G12/13
Семейство G12/13 Gα12, Gα13 GNA12, GNA13 Активация Rho семейства ГТФаз Изменения цитоскелета клетки, сокращение гладких мышц

Бета-гамма-димер

Основная статья: Бета-гамма-димер G-белка

Бета- и гамма-субъединицы G-белка тесно связаны друг с другом, и их называют бета-гамма-комплекс. После активации G-белок-связанного рецептора Gβγ-димер диссоциирует из связи с Gα-субъединицей после того, как Gα-субъединица произведёт гидролиз ГТФ до ГДФ.

Функция

Свободный Gβγ-димер может работать как эффекторная молекула сам по себе, может активировать другие системы вторичных посредников или может открывать и закрывать ионные каналы.

Например, Gβγ-димер, связанный с гистаминовыми H1-рецепторами, может после диссоциации активировать фосфолипазу A2, что приводит к образованию арахидоновой кислоты. В то же время Gβγ-димер, связанный с мускариновыми холинорецепторами, может непосредственно открывать G-связанные калиевые каналы внутреннего выпрямления, а Gβγ-димер, связанный с гистаминовыми H3-рецепторами, может открывать кальциевые каналы L-типа.

Примечания

  1. ↑ Hurowitz E.H., Melnyk J.M., Chen Y.J., Kouros-Mehr H., Simon M.I., Shizuya H;. Genomic characterization of the human heterotrimeric G protein alpha, beta, and gamma subunit genes (англ.) // DNA Research[англ.] : journal. — 2000. — Vol. 7, no. 2. — P. 111—120. — doi:10.1093/dnares/7.2.111. — PMID 10819326.
  2. ↑ Ellis, Claire. The state of GPCR research in 2004 (англ.) // Nature Reviews Drug Discovery : journal. — 2004. — July (vol. 3, no. 7). — P. 577—626. — doi:10.1038/nrd1458. Архивировано 23 мая 2008 года.
  3. ↑ Fung, BKK; Hurley, JB; Stryer, L. Flow of information in the light-triggered cyclic nucleotide cascade of vision (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1981. — Vol. 78, no. 1. — P. 152—156. — doi:10.1073/pnas.78.1.152. — PMID 6264430. — PMC 319009.
  4. ↑ Cerione, RA; Sibley, DR; Codina, J; Benovic, JL; Winslow, J; Neer, EJ; Birnbaumer, L; Caron, MG; Lefkowitz, RJ ; and others et al. Reconstitution of a hormone-sensitive adenylate cyclase system. The pure beta-adrenergic receptor and guanine nucleotide regulatory protein confer hormone responsiveness on the resolved catalytic unit (англ.) // Journal of Biological Chemistry : journal. — 1984. — Vol. 259, no. 16. — P. 9979—9982. — PMID 6088509.
  5. ↑ May, DC; Ross, EM; Gilman, AG; Smigel, M.D. Reconstitution of catecholamine-stimulated adenylate cyclase activity using three purified proteins (англ.) // Journal of Biological Chemistry : journal. — 1985. — Vol. 260, no. 29. — P. 15829—15833. — PMID 2999139.
  6. ↑ Strathmann M.P., Simon MI; Simon. G alpha 12 and G alpha 13 subunits define a fourth class of G protein alpha subunits (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1991. — Vol. 88, no. 13. — P. 5582—5586. — doi:10.1073/pnas.88.13.5582. — PMID 1905812. — PMC 51921.
  7. ↑ 1 2 Kou Qin, Chunmin Dong, Guangyu Wu & Nevin A Lambert; Dong; Wu; Lambert. Inactive-state preassembly of Gq-coupled receptors and Gq heterotrimers (англ.) // Nature Chemical Biology : journal. — 2011. — August (vol. 7, no. 11). — P. 740—747. — doi:10.1038/nchembio.642. — PMID 21873996. — PMC 3177959. Архивировано 22 января 2016 года.

Ссылки

Литература