Гетеротримерный G-белок
| Гетеротримерная G-белковая ГТФаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.6.5.1 | ||
| Номер CAS. | 9059-32-9 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
Гетеротримерный G-белок , также иногда называемый «большими» G-белками (в отличие от подкласса более мелких мономерных малых ГТФаз ), представляет собой ассоциированные с мембраной G-белки , которые образуют гетеротримерный комплекс. Самая большая неструктурная разница между гетеротримерным и мономерным G-белком заключается в том, что гетеротримерные белки напрямую связываются со своими рецепторами на клеточной поверхности, называемыми рецепторами, связанными с G-белком (GPCR). Эти G-белки состоят из альфа (α), бета (β) и гамма (γ) субъединиц . [ 1 ] Альфа-субъединица прикреплена либо к GTP, либо к GDP, что служит переключателем для активации G-белка.
Когда лиганды связывают GPCR, GPCR приобретает способность GEF ( фактор обмена гуаниновых нуклеотидов ), которая активирует G-белок путем обмена GDP на альфа- субъединице на GTP. Связывание GTP с альфа- субъединицей приводит к структурным изменениям и ее диссоциации от остального G-белка. Обычно альфа- субъединица связывает мембраносвязанные эффекторные белки для нижестоящего сигнального каскада, но бета-гамма-комплекс также может выполнять эту функцию. G-белки участвуют в таких путях, как путь цАМФ/ПКА, ионные каналы, МАРК, PI3K.
Существует четыре основных семейства G-белков: Gi/Go , Gq , Gs и G12/13 . [ 2 ]
Альфа-субъединицы
[ редактировать ]
Эксперименты по восстановлению, проведенные в начале 1980-х годов, показали, что очищенные субъединицы Gα могут напрямую активировать эффекторные ферменты. GTP-форма α-субъединицы трансдуцина (Gt ) активирует циклическую GMP-фосфодиэстеразу из наружных сегментов палочек сетчатки, [ 3 ] а GTP-форма α-субъединицы стимулирующего G-белка (Gs ) активирует гормончувствительную аденилатциклазу. [ 4 ] [ 5 ] В одной ткани сосуществуют более одного типа G-белка. Например, в жировых тканях два разных G-белка со взаимозаменяемыми бета-гамма-комплексами используются для активации или ингибирования аденилатциклазы. Альфа - субъединица стимулирующего G-белка, активируемая рецепторами стимулирующих гормонов, может стимулировать аденилатциклазу, которая активирует цАМФ, используемый для последующих сигнальных каскадов. С другой стороны, альфа- субъединица ингибирующего G-белка, активируемая рецепторами ингибирующих гормонов, может ингибировать аденилатциклазу, которая блокирует нижестоящие сигнальные каскады.
Субъединицы G α состоят из двух доменов: домена ГТФазы и альфа-спирального домена.
Существует по крайней мере 20 различных субъединиц Gα , которые разделены на четыре основные группы. Эта номенклатура основана на их гомологии последовательностей: [ 6 ]
| Семейство G-белков | α-субъединица | Ген | Преобразование сигнала | Использование/рецепторы (примеры) | Эффекты (примеры) |
|---|---|---|---|---|---|
| G i Семейство ( InterPro : IPR001408 ) | |||||
| GВетер | α я , α о | ГНАО1 , ГНАИ1 , ГНАИ2 , ГНАИ3 | Ингибирование аденилатциклазы открывает К + -каналы (через субъединицы β/γ), закрывает Ca 2+ -каналы | Мускариновые М 2 и М 4 , [ 7 ] хемокиновые рецепторы , α 2 -адренорецепторы , рецепторы серотонина 5-HT 1 , гистаминовые H 3 и H 4 , дофамин D 2 -подобные рецепторы, каннабиноидные рецепторы 2 типа (CB2) [ 8 ] | Сокращение гладких мышц, угнетение активности нейронов, секреция интерлейкинов лейкоцитами человека [ 8 ] |
| г т | α t ( Трансдуцин ) | ГНАТ1 , ГНАТ2 | Активация фосфодиэстеразы 6 | Родопсин | Зрение |
| G порыв | α порыв ( Густдуцин ) | ГНАТ3 | Активация фосфодиэстеразы 6 | Вкусовые рецепторы | Вкус |
| г з | а я | ГНАЗ | Ингибирование аденилатциклазы | Тромбоциты | Поддержание ионного баланса перилимфатической и эндолимфатической кохлеарной жидкости. |
| G s Семейство ( InterPro : IPR000367 ) | |||||
| г с | как | ГНАС | Активация аденилатциклазы | Бета-адренорецепторы ; Серотонин 5-НТ 4 , 5-НТ 6 и 5-НТ 7 ; Дофамин-D1 - подобные рецепторы, гистамин H2 , вазопрессин V2, каннабиноидные рецепторы 2-го типа. [ 8 ] | Увеличение частоты сердечных сокращений, расслабление гладких мышц, стимуляция активности нейронов, секреция интерлейкинов лейкоцитами человека. [ 8 ] |
| Гольф | ольф | GNAL | Активация аденилатциклазы | обонятельные рецепторы , дофамин D 1 -подобные рецепторы [ 9 ] | Запах |
| Gq ) Семейство InterPro : IPR000654 ( | |||||
| г q | а q , а 11 , а 14 , а 15 , а 16 | ГНАК , ГНА11 , ГНА14 , ГНА15 | Активация фосфолипазы С | α 1 -адренорецепторы , мускариновые М 1 , М 3 и М 5 , [ 7 ] Гистамин H 1 , серотонин 5-HT 2 , рецепторы вазопрессина V1. | Сокращение гладких мышц, Ca 2+ поток |
| G 12/13 Семейство ( ИнтерПро : IPR000469 ) | |||||
| Г 12/13 | а 12 , а 13 | ГНА12 , ГНА13 | Активация семейства Rho GTPases | Цитоскелетные функции, сокращение гладких мышц. | |
G бета-гамма комплекс
[ редактировать ]Субъединицы β и γ тесно связаны друг с другом и называются комплексом G бета-гамма . И бета- , и гамма- субъединицы имеют разные изоформы, и некоторые комбинации изоформ приводят к димеризации, а другие — нет. Например, бета1 связывает обе субъединицы гамма, а бета3 не связывает ни одну. [ 10 ] При активации GPCR комплекс Gβγ высвобождается из субъединицы Gα после обмена GDP-GTP.
Функция
[ редактировать ]Свободный комплекс Gβγ может сам действовать как сигнальная молекула, активируя другие вторичные мессенджеры или напрямую открывая ионные каналы .
Например, Gβγ при связывании с гистаминовыми рецепторами может активировать фосфолипазу А2 . комплекс связанные с G - белком С другой стороны, комплексы Gβγ, связанные с мускариновыми рецепторами ацетилхолина, напрямую открывают внутренние выпрямляющие калиевые каналы (GIRK). [ 11 ] Когда ацетилхолин является внеклеточным лигандом этого пути, сердечная клетка обычно гиперполяризуется, уменьшая сокращение сердечной мышцы. Когда такие вещества, как мускарин, действуют как лиганды, опасная степень гиперполяризации приводит к галлюцинациям. Следовательно, правильное функционирование Gβγ играет ключевую роль в нашем физиологическом благополучии. Последняя функция — активация кальциевых каналов L-типа , как в H3 рецептора фармакологии .
Гетеротримерные G-белки растений
[ редактировать ]Передача сигналов гетеротримерного G-белка у растений отклоняется от модели многоклеточных животных на разных уровнях. Например, наличие сверхбольшого G-альфа, потеря G-альфа и регулятора передачи сигналов G-белка (RGS) во многих линиях растений. [ 12 ] Кроме того, G-белки не необходимы для выживания двудольных растений, тогда как они необходимы для выживания однодольных растений.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гуровиц Э.Х., Мельник Дж.М., Чен Ю.Дж., Курос-Мехр Х., Саймон М.И., Шизуя Х. (апрель 2000 г.). «Геномная характеристика генов альфа-, бета- и гамма-субъединиц гетеротримерного G-белка человека» . Исследование ДНК . 7 (2): 111–20. дои : 10.1093/dnares/7.2.111 . ПМИД 10819326 .
- ^ Участники анкеты Nature Reviews Drug Discovery GPCR (июль 2004 г.). «Состояние исследований GPCR в 2004 году». Обзоры природы. Открытие наркотиков . 3 (7) (3-е изд.): 575, 577–626. дои : 10.1038/nrd1458 . ПМИД 15272499 . S2CID 33620092 .
- ^ Фунг Б.К., Херли Дж.Б., Страйер Л. (январь 1981 г.). «Поток информации в светоактивируемом циклическом нуклеотидном каскаде зрения» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 78 (1): 152–6. Бибкод : 1981PNAS...78..152F . дои : 10.1073/pnas.78.1.152 . ПМК 319009 . ПМИД 6264430 .
- ^ Серионе Р.А., Сибли Д.Р., Кодина Дж., Бенович Дж.Л., Уинслоу Дж., Нир Э.Дж., Бирнбаумер Л., Кэрон М.Г., Лефковиц Р.Дж. и др. (август 1984 г.). «Восстановление гормон-чувствительной аденилатциклазной системы. Чистый бета-адренергический рецептор и регуляторный белок гуаниновых нуклеотидов придают гормональную чувствительность расщепленной каталитической единице» . Журнал биологической химии . 259 (16): 9979–82. дои : 10.1016/S0021-9258(18)90913-0 . ПМИД 6088509 .
- ^ Мэй, округ Колумбия, Росс Э.М., Гилман А.Г., Смигель, доктор медицинских наук (декабрь 1985 г.). «Восстановление катехоламин-стимулированной активности аденилатциклазы с использованием трех очищенных белков» . Журнал биологической химии . 260 (29): 15829–33. дои : 10.1016/S0021-9258(17)36333-0 . ПМИД 2999139 .
- ^ Член парламента Стратманна, Саймон М.И. (июль 1991 г.). «Субъединицы G-альфа-12 и G-альфа-13 определяют четвертый класс альфа-субъединиц G-белка» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 88 (13): 5582–6. Бибкод : 1991PNAS...88.5582S . дои : 10.1073/pnas.88.13.5582 . ПМК 51921 . ПМИД 1905812 .
- ^ Перейти обратно: а б Цинь К., Донг С., Ву Г, Ламберт Н.А. (август 2011 г.). «Предварительная сборка G(q)-сопряженных рецепторов и G(q)-гетеротримеров» в неактивном состоянии» . Химическая биология природы . 7 (10): 740–7. дои : 10.1038/nchembio.642 . ПМК 3177959 . ПМИД 21873996 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Сароз Юрий; Хо, Дэн Т.; Гласс, Мишель; Грэм, Юан Скотт; Гримси, Наташа Лилия (19 октября 2019 г.). «Каннабиноидный рецептор 2 (CB 2) передает сигналы через G-альфа-ы и индуцирует секрецию цитокинов IL-6 и IL-10 в первичных лейкоцитах человека» . ACS Фармакология и трансляционная наука . 2 (6): 414–428. дои : 10.1021/acptsci.9b00049 . ISSN 2575-9108 . ПМЦ 7088898 . ПМИД 32259074 .
- ^ Чжуан, Сяоси; Беллускио, Леонардо; Хен, Рене (15 августа 2000 г.). «G OLFα опосредует передачу сигналов дофаминового рецептора D 1» . Журнал неврологии . 20 (16): RC91. doi : 10.1523/JNEUROSCI.20-16-j0001.2000 . ISSN 0270-6474 . ПМК 6772608 . ПМИД 10924528 .
- ^ Шмидт С.Дж., Томас Т.К., Левин М.А., Нир Э.Дж. (июль 1992 г.). «Специфика взаимодействия бета- и гамма-субъединиц G-белка» . Журнал биологической химии . 267 (20): 13807–10. дои : 10.1016/S0021-9258(19)49638-5 . ПМИД 1629181 .
- ^ Гулати С., Джин Х., Масухо И., Орбан Т., Кай Ю., Пардон Е., Мартемьянов К.А., Кизер П.Д., Стюарт П.Л., Форд С.П., Стейарт Дж., Пальчевски К. (2018). «Нацеливание на передачу сигналов рецептора, связанного с G-белком, на уровне G-белка с помощью селективного ингибитора нанотел» . Природные коммуникации . 9 (1): 1996. Бибкод : 2018NatCo...9.1996G . дои : 10.1038/s41467-018-04432-0 . ПМЦ 5959942 . ПМИД 29777099 .
- ^ Моханасундарам, Буминатан; Доддс, Одри; Кукшал, Вандна; Джез, Джозеф М; Панди, Сона (4 апреля 2022 г.). «Распространение и эволюционная история компонентов G-белка в линиях растений и водорослей» . Физиология растений . 189 (3): 1519–1535. дои : 10.1093/plphys/kiac153 . ПМЦ 9237705 . ПМИД 35377452 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Гетеротримеры + G-белки Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- ЭК 3.6.5.1
