Białko G.

Pod imieniem Białka G. jest niejednorodną grupą białek, które mogą wiązać nukleotydy, difosforan guanozyny (GDP) i trifosforan guanozyny (GTP).

Odgrywają kluczową rolę w przekazywaniu i „translacji” sygnałów zewnątrzkomórkowych do i wewnątrz komórki. Błonowe, heterotrimeryczne białka G są mediatorem między przestrzenią zewnątrzkomórkową i wewnątrzkomórkową, a tak zwane małe białka G, które znajdują się w cytozolu komórek, zapewniają przekazywanie sygnałów w komórce.

Co to jest białko G?

Białka G, znane również jako GTPazy, reprezentują niejednorodną grupę białek, które odgrywają kluczową rolę w przekazywaniu sygnałów zewnątrzkomórkowych do i wewnątrz komórki. Wszystkie białka G charakteryzują się tym, że mogą wiązać nukleotydy GTP i GDP.

Można je podzielić na dwie duże grupy związanych z błoną heterotrimerycznych białek G i tak zwanych małych monomerycznych białek G. Monomeryczne białka G znajdują się w cytozolu komórek i działają jako drugorzędni przekaźniki sygnału w komórce. Białka G związane z błoną składają się z podjednostek Alfa, Beta i Gamma. W stanie nieaktywnym PKB jest powiązany z podjednostką alfa.

Bodziec pozakomórkowy (sygnał) wprawia w ruch proces, w którym PKB jest zastępowany przez GTP i jednocześnie zachodzi dysocjacja między podjednostką alfa a podjednostką beta-gamma. Dwie podjednostki beta i gamma pozostają razem jako aktywna jednostka funkcjonalna nawet w kolejnych procesach jako podjednostka beta-gamma. Zamiana PKB na GTP odpowiada więc przejściu z nieaktywnej pozycji „OFF” do aktywowanej pozycji „ON”.

Funkcja, efekt i zadania

Podobnie jak komórki zwierzęce, komórki ludzkie są chronione błoną komórkową, która nie jest łatwo przepuszczalna dla dużych cząsteczek lub patogennych zarazków. Z jednej strony błona komórkowa zapewnia ochronę wewnętrznego cytozolu i jądra komórkowego; z drugiej strony może to stanowić problem dla niezbędnej komunikacji i wymiany informacji między komórkami, w obrębie komórki oraz między przestrzenią zewnątrzkomórkową i wewnątrzkomórkową.

Główna funkcja związanych z błoną heterotrimerycznych białek G, z których znanych jest około 21 różnych podjednostek alfa, polega na transdukcji sygnału z przestrzeni zewnątrzkomórkowej do wnętrza komórki. Transdukcje sygnałów są niezbędne do transmisji sygnałów i tłumaczenia pewnych „instrukcji” na procesy metaboliczne w komórkach. Chodzi o to, aby odebrać ważne wiadomości, które są dostarczane do komórki z zewnątrz za pośrednictwem substancji przekaźnikowych, hormonów lub neuroprzekaźników i przetłumaczyć je jako „instrukcje robocze” dla komórki i przekazać je drugim przekaźnikom wewnątrz komórki, które zapewniają dalszy transport w cytozolu .

Proces transdukcji odgrywa również ważną rolę w przekazywaniu niektórych wrażliwych bodźców, takich jak wzrok, słuch, smak i węch. Transdukcja sygnału jest równie ważna dla funkcjonowania pewnych pętli kontrolnych, które kontrolują temperaturę ciała, ciśnienie krwi, czynność serca i wiele innych nieuświadomionych parametrów. Mówiąc prościej, heterotrimeryczne białka G zakotwiczone w błonie komórkowej uosabiają aktywny punkt usuwania substancji sygnałowych, które są przenoszone w postaci transformowanej do małych białek G wewnątrz komórki, które działają jako wtórni posłańcy.

Małe białka G, z których znanych jest ponad 100 różnych form, wykonują w komórce szeroki zakres zadań.Na przykład biorą udział w regulacji ekspresji genów, organizacji cytoszkieletu, transporcie substancji między jądrem a cytoplazmą, a także w wymianie substancji z lizosomami i proliferacji komórek.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Podobnie jak w przypadku wszystkich innych białek, podstawowym budulcem białek G są tak zwane aminokwasy proteinogenne, z których 23 są dotychczas znane. Podczas gdy metabolizm komórkowy jest w stanie sam syntetyzować większość aminokwasów, kilka aminokwasów opisanych jako niezbędne należy przyjmować z pożywieniem.

Składanie białek odbywa się od podstaw poprzez łączenie ze sobą aminokwasów w sekwencji określonej genetycznie lub przez składanie istniejących fragmentów częściowo zdemontowanych białek długołańcuchowych. Fragmenty mogą również składać się z peptydów lub polipeptydów, które zgodnie z definicją składają się z mniej niż 100 aminokwasów. Synteza białek G zachodzi w każdej pojedynczej komórce w złożonych procesach opartych na segmentach genów skopiowanych wcześniej w mRNA, które określają sekwencję aminokwasową każdego pojedynczego białka.

Ponieważ białka G w swojej różnorodności biorą udział w praktycznie wszystkich procesach kontroli i regulacji każdej pojedynczej komórki, a zależność między stanem aktywowanym i inaktywowanym jest bardzo dynamiczna, migawka ich stężenia lub aktywności w komórkach nie jest możliwa i nie miałaby znaczenia. To, czy wszystkie białka G w sieci wykonują „normalną” pracę, można ocenić tylko pośrednio na podstawie stanu zdrowia.

Choroby i zaburzenia

W przypadku białek, które są funkcjonalną lub aktywującą częścią enzymu, hormonu lub innych jednostek funkcjonalnych, istnieje ryzyko, że błąd w ich sekwencji aminokwasowej spowoduje utratę ich funkcji, a enzym lub hormon straci część swojej skuteczności. W większości przypadków „defektu białka” występuje odpowiadający mu defekt genetyczny.

Mutacja segmentu genu prowadzi do nieprawidłowego określenia sekwencji aminokwasów, a tym samym do nieprawidłowej konstrukcji odpowiedniego białka. Białka G nie są oszczędzone przed takimi genetycznie uwarunkowanymi błędami w planie. Jednak białka G również tracą swoją funkcję, jeśli wina leży w receptorach sprzężonych z białkiem G.

W obu przypadkach zmniejszona zdolność do przekazywania sygnałów wyzwala określoną chorobę lub przyczynia się do jej rozwoju. Choroby, które są związane z upośledzeniem funkcji białek G to na przykład rzekoma niedoczynność przytarczyc, akromegalia, gruczolak nadczynności tarczycy, guzy jajników i kilka innych.