G의 단백질 또는 단백질 결합 구아닌 뉴클레오티드 , 세포막은 진핵 생물에 여러 신호 전달 과정에서 중요한 기능을 갖는 신호 "결합기"단백질의 패밀리에 속하는 단백질과 연관된다.
문헌에서 G 단백질은 생물학적 활성이 결합 할 수있는 뉴클레오티드 종 (구아노 신 뉴클레오티드 (GDP) 및 삼인산 (GTP)).
단량체 G 단백질 인 Ras 단백질의 구조 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Mark 'AbsturZ')
이들은 일반적으로 G- 단백질 결합 수용체 (GPCR)로 알려진 단백질 계열의 수용체에 의해 활성화되며,이 수용체는 외부 초기 신호를 수신하고이를 활성화를 유발하는 구조적 변화로 변환합니다. 그 후에 다른 효과기 단백질의 활성화로 번역됩니다.
일부 저자들은이 단백질 계열의 코딩 유전자가 공통 조상 유전자의 복제와 발산에 의해 진화했다고 생각합니다.
이러한 단백질이 가지고있는 매우 다양한 세포 기능 중에는 단백질 합성 중 거대 분자의 전위, 호르몬 신호 및 감각 자극의 전달, 세포 증식 및 분화 조절이 있습니다.
이러한 유형의 단백질의 두 가지 부류가 설명되었습니다 : 작은 G 단백질과 이종삼 합체 G 단백질. G 단백질의 첫 3 차원 구조는 10 년 전에 Ras로 알려진 작은 G 단백질에서 파생되었습니다.
구조
구조적으로 말하면 두 가지 유형의 G 단백질, 즉 작은 G 단백질과 훨씬 더 복잡한 이종 삼량 체 G 단백질이 인식됩니다.
작은 G 단백질은 약 200 개의 아미노산 잔기와 약 20-40 kDa의 단일 폴리펩티드로 구성되며, 그 구조에는 5 개의 α- 나선, 6 개의 β- 접힘 시트로 구성된 보존 된 촉매 도메인 (G 도메인)이 있습니다. 5 개의 폴리 펩타이드 루프.
반면에 이종삼 합체 G 단백질은 α, β 및 γ 서브 유닛으로 알려진 세 개의 폴리 펩타이드 사슬로 구성된 통합 막 단백질입니다.
-α 서브 유닛의 무게는 40 ~ 52kDa이고 구아닌 뉴클레오티드 결합 영역이 있으며 GTP의 인산염 그룹 사이의 결합을 가수 분해하는 GTPase 활성을 가지고 있습니다.
상이한 G 단백질의 α 서브 유닛은 GTP 결합 및 가수 분해와 같은 일부 구조적 도메인을 공유하지만 수용체 및 이펙터 단백질에 대한 결합 부위가 매우 다릅니다.
-β 서브 유닛은 분자량이 약간 낮습니다 (35 ~ 36kDa).
-반면에 γ 서브 유닛은 훨씬 더 작고 대략적인 분자량이 8kDa입니다.
모든 이종삼 합체 G 단백질은 7 개의 막 횡단 도메인을 가지며 β 및 γ 도메인과 서열 유사성을 공유합니다. 이 두 도메인은 매우 밀접하게 연관되어있어 단일 기능 단위로 간주됩니다.
종류
위에서 언급했듯이 G 단백질에는 소형 및 이종 삼량 체의 두 가지 유형이 있습니다.
작은 G 단백질은 세포 성장, 단백질 분비 및 세포 내 소포 상호 작용에 역할을합니다. 다른 한편으로, 이종삼 합체 G 단백질은 표면 수용체로부터의 신호 전달과 관련이 있으며, 관련된 뉴클레오티드에 따라 두 상태를 번갈아 가며 전환하는 스위치 역할도합니다.
작은 G 단백질
이러한 단백질은 또한 작은 GTPases, 작은 GTP 결합 단백질 또는 Ras 단백질 수퍼 패밀리라고 불리며 조절 기능을 가진 큰 클래스의 GTP 가수 분해 효소 내에서 독립적 인 수퍼 패밀리를 형성합니다.
이 단백질은 매우 다양하며 여러 세포 과정을 제어합니다. 그들은 보존 된 GTP 결합 도메인 인 "G"도메인이 특징입니다. 이 인산염 뉴클레오티드의 결합은 작은 G 단백질의 촉매 도메인에서 중요한 형태 변화를 일으 킵니다.
그 활성은 GTPase Activating Protein (GAP) 및 Guanine Nucleotide Exchange Factor (GEF)와 밀접한 관련이 있습니다.
작은 G 단백질의 다섯 가지 부류 또는 가족이 진핵 생물에서 설명되었습니다.
-라스
-로
-랩
-Sar1 / Arf
-란
Ras 및 Rho 단백질은 유전자 발현을 조절하고 Rho 단백질은 세포 골격의 재구성을 조절합니다. Rab 및 Sar1 / Arf 그룹 단백질은 소포 수송에 영향을 미치고 Ran 단백질은 핵 수송과 세포주기를 조절합니다.
이종삼 합체 G 단백질
이 유형의 단백질은 다른 두 가지 단백질 인자와도 연관되어 외부 환경에서 세포 내부로의 신호 전달 경로가 다음 순서로 세 가지 요소로 구성됩니다.
- 결합 수용체 G 단백질에
- G 단백질
- 단백질 또는 채널 이펙터
이종삼 합체 G 단백질의 다양성은 매우 다양하며 이는 아미노산 서열의 20 %만이 보존되는 자연에 존재하는 α 서브 유닛의 다양성과 관련이 있습니다.
이종삼 합체 G 단백질은 주로 기능 및 서열 유사성을 기반으로하는 α 서브 유닛의 다양성 덕분에 확인됩니다.
α 서브 유닛은 4 개의 제품군 (Gs 제품군, Gi / o 제품군, Gq 제품군 및 G12 제품군)으로 구성됩니다. 각 제품군은 서로 다른 "이소 타입"으로 구성되어 있으며 함께 최대 15 개 이상의 서로 다른 형태의 α 서브 유닛을 추가합니다.
G 가족
이 패밀리는 아데 닐 레이트 사이 클라 제 단백질의 상향 조절에도 참여하고 대부분의 세포 유형에서 발현되는 대표자를 포함합니다. Gs와 Golf의 두 멤버로 구성됩니다.
아래 첨자 "s"는 자극을 나타내고 아래 첨자 "olf"는 "냄새"(영어 "olfaction"에서 유래)를 의미합니다. 골프 단백질은 특히 후각을 담당하는 감각 뉴런에서 발현됩니다.
G 가족
이것은 가장 크고 가장 다양한 가족입니다. 이들은 많은 세포 유형에서 발현되고 다양한 유형의 아데 닐 시클 라제의 수용체 의존적 억제를 매개합니다 (아래 첨자 "i"는 억제를 나타냄).
Go 그룹의 α 서브 유닛을 가진 단백질은 특히 중추 신경계의 세포에서 발현되며 A와 B의 두 가지 변형이 있습니다.
G 가족
이 α-subunit 패밀리를 가진 단백질은 phospholipase C의 조절을 담당합니다.이 패밀리는 α-subunit이 다른 유전자에 의해 발현되는 4 개의 구성원으로 구성됩니다. 그들은 간 세포, 신장 세포 및 폐에 풍부합니다.
G 가족
이과는 유기체에서 편 재적으로 발현되며, 이러한 서브 유닛이있는 단백질을 통해 조절되는 세포 과정이 정확히 무엇인지 확실하게 알 수 없습니다.
Β 및 γ 서브 유닛
알파 구조의 다양성이 이종삼 합체 단백질의 식별에 결정적이지만 다른 두 하위 단위 인 베타 및 감마와 관련하여 많은 다양성이 있습니다.
풍모
G 단백질은 원형질막의 수용체에서 이펙터 채널 또는 효소로의 신호 "채널링"에 참여합니다.
이러한 유형의 단백질의 기능에 대한 가장 일반적인 예는 아데노신 3 ', 5'- 모노 포스페이트의 합성을 담당하는 효소 인 효소 아데 닐 레이트 사이 클라 제 (adenylate cyclase) 또는 단순히 두 번째 메신저로 중요한 기능을하는 분자 인 단순한 고리 형 AMP의 조절입니다. 많은 알려진 세포 과정에서 :
-특정 기능을 가진 단백질의 선택적 인산화
-유전 전사
-세포 골격의 개편
-분비
-막의 탈분극
그들은 또한 화학 주성 및 용해성 인자의 분비와 같은 칼슘 의존적 과정의 제어를 담당하는 이노시톨 (포스파티딜 이노시톨 및 인산화 된 유도체)의 신호 전달 캐스케이드의 조절에 간접적으로 참여합니다.
많은 이온 채널과 수송 단백질은 G 단백질 계열의 단백질에 의해 직접 제어되며, 마찬가지로 이러한 단백질은 시각, 후각 등과 같은 많은 감각 과정에 관여합니다.
어떻게 작동합니까?
G 단백질과 이펙터 단백질의 상호 작용 방식은 각 부류 또는 단백질 군에 따라 다릅니다.
막 수용체와 결합 된 G 단백질 (헤테로 트리머 G 단백질)의 경우, GDP 또는 구아노 신 디 포스페이트와 같은 구아닌 뉴클레오티드가 α 서브 유닛에 결합하면 3 개의 서브 유닛이 결합되어 Gαβγ 또는 G-GDP로 알려진 복합체를 형성합니다. 막에 부착되어 있습니다.
GDP 분자가 계속해서 GTP 분자로 교환되면 GTP에 결합 된 α 서브 유닛이 β 및 γ 서브 유닛에서 분리되어 Gα-GTP로 알려진 별도의 복합체를 형성하며, 이는 효소의 활성을 변경하거나 표적 운반체 단백질.
이 서브 유닛의 가수 분해 활성은 활성화를 완료하고 GTP를 새로운 GDP로 교환하여 비활성 형태로 전달되도록합니다.
G 단백질과 결합하는 여기 된 수용체가없는 경우, GDP에서 GTP 로의이 교환 과정은 매우 느립니다. 즉, 이종삼 합체 G 단백질이 GTP에 결합 될 때 생리 학적으로 유의 한 속도로만 GDP를 GTP로 교환합니다. 흥분된 수용체.
참고 문헌
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