Termín G Proteinů Výraz "nehomogenní skupina proteinů" označuje nehomogenní skupinu proteinů, které se mohou vázat na nukleotidy guanosindifosfát (GDP) a guanosintrifosfát (GTP). Plní kritickou funkci při transdukci a „translaci“ extracelulárních signálů do buňky a uvnitř buňky. Membránově vázaný, heterotrimerní G Proteinů jsou mediátory mezi extracelulárním a intracelulárním prostorem a takzvané malé G proteiny, které se nacházejí v cytosolu buněk, zajišťují přenos signálů v buňce.
Co je to G protein?
G Proteinů, známé také jako GTPázy, představují nehomogenní skupinu proteinů, které hrají klíčovou roli v transdukci extracelulárních signálů do a uvnitř buňky. Všechny G proteiny jsou charakterizovány svou schopností vázat nukleotidy GTP a GDP. Lze je rozdělit na dvě hlavní skupiny membránově vázaných heterotrimerních G proteinů a takzvaných malých monomerních G proteinů. Monomerní G proteiny jsou umístěny v cytosolu buněk a působí jako druzí poslové pro signální transdukci v buňce. Membránově vázané G proteiny se skládají z podjednotek alfa, beta a gama. V neaktivním stavu je HDP vázán na podjednotku alfa. Extracelulární stimul (signál) iniciuje proces, při kterém je HDP nahrazen GTP a současně dochází k disociaci mezi alfa podjednotkou a beta gama podjednotkou. Dvě beta a gama podjednotky zůstávají pohromadě jako aktivní funkční jednotka v následujících procesech jako beta-gama podjednotka. Nahrazení HDP pomocí GTP tedy odpovídá přepnutí z neaktivní polohy „VYPNUTO“ do aktivované polohy „ZAPNUTO“.
Funkce, akce a role
Lidské buňky, stejně jako zvířecí buňky, jsou chráněny a buněčná membrána to není snadno propustné pro velké molekuly nebo patogenní choroboplodné zárodky. Na jedné straně buněčná membrána poskytuje ochranu pro vnitřní cytosol a jádro; na druhé straně to může být problém pro nezbytnou komunikaci a výměnu informací mezi buňkami, uvnitř buňky a mezi extracelulárním a intracelulárním prostorem. Hlavní funkcí membránových heterotrimerních G proteinů, z nichž je známo asi 21 různých podjednotek alfa, je signální transdukce z extracelulárního prostoru do vnitřku buňky. Transdukce signálu je nezbytná pro přenos signálů a převod konkrétních „pokynů“ do buněčných metabolických procesů. Jde o příjem důležitých zpráv, které se do buňky přenášejí zvenčí prostřednictvím poselských látek, hormonů nebo neurotransmitery, překládající je jako „pracovní pokyny“ pro buňku a dodávající je uvnitř buňky druhým poslům, kteří zajišťují další transport v cytosolu. Proces přenosu také hraje důležitou roli při přenosu určitých citlivých podnětů, jako je zrak, sluch, chuť a zápach. Transdukce signálu je stejně důležitá pro fungování určitých regulačních obvodů, kterými teplota těla, krev tlak, srdce funkce a mnoho dalších parametrů v bezvědomí. Jednoduše řečeno, heterotrimerické G proteiny ukotvené v buněčná membrána ztělesňují aktivní clearingové místo pro signální látky, které jsou dodávány v transformované formě malým G proteinům uvnitř buňky, které působí jako druzí poslové. Malé G proteiny, z nichž je známo více než 100 různých forem, plní v buňce celou řadu úkolů. Jsou například zapojeni do regulace gen exprese, organizace cytoskeletu, transport látek mezi jádrem a cytoplazmou a výměna látek s lysozomy a buněčná proliferace.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Základní stavební kameny G proteinů, stejně jako všechny ostatní proteiny, jsou tvořeny tzv. Proteinogenními látkami aminokyseliny, z nichž 23 je dosud známo. Zatímco buněčný metabolismus je schopen syntetizovat většinu aminokyseliny samotných několik aminokyselin označených jako esenciální musí být přijímáno s jídlem. Shromažďování proteinů probíhá buď od nuly vzájemným spojováním aminokyseliny v geneticky předem dané sekvenci nebo sestavením již existujících fragmentů částečně rozložených proteinů s dlouhým řetězcem. Fragmenty mohou také sestávat z peptidů nebo polypeptidů, které jsou podle definice složeny z méně než 100 amino kyseliny. Syntéza G-proteinů probíhá v každé jednotlivé buňce komplexními procesy na základě gen segmenty dříve zkopírované v mRNA, které specifikují aminokyselinovou sekvenci každého jednotlivého proteinu. Protože G proteiny jsou ve své rozmanitosti zapojeny prakticky do všech řídicích a regulačních procesů každé jednotlivé buňky a protože poměr mezi aktivovaným a inaktivovaným stavem je velmi dynamický, snímek jejich koncentrace nebo aktivita v buňkách není možná a neměla by smysl. Zda souhrn G proteinů v síti provádí „normální“ práci, lze odhadnout pouze nepřímo zdraví status.
Nemoci a poruchy
Proteiny, které jsou funkční nebo aktivační součástí enzymu, hormonu nebo jiné funkční entity, jsou vystaveny riziku ztráty funkce v důsledku poruchy jejich aminokyselinové sekvence, což způsobí, že enzym nebo hormon ztratí část svého působení. Ve většině případů existuje „proteinový defekt“ gen přeběhnout. Mutace genového segmentu vede k nesprávné specifikaci aminokyselinové sekvence a tím k chybné konstrukci odpovídajícího proteinu. G proteiny nejsou ušetřeny před takovými geneticky podmíněnými chybami v plánu stavby. Funkční ztráty G proteinů však také nastanou, pokud je chyba lokalizována v receptorech spojených s G proteinem. V obou případech snížená schopnost přenášet signály spouští nebo přispívá k určitému onemocnění. Mezi nemoci spojené se zhoršenou funkcí G proteinu patří pseudohypoparatyreóza, akromegalie, hyperfunkční adenom štítné žlázy, nádory vaječníků a několik dalších.
