Гетеротримерный G-белок
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»).
| 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 |
Существует четыре основных семейства G-белков: Gi / Go, Gq, Gs, и G12.[2]
Альфа-субъединица
править
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
правитьБета- 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
правитьСвободный 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
править- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ 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.