G πρωτεΐνη

Κάτω από το όνομα G πρωτεΐνες είναι μια ανομοιογενής ομάδα πρωτεϊνών που μπορούν να δεσμεύσουν τα νουκλεοτίδια διφωσφορική γουανοσίνη (GDP) και τριφωσφορική γουανοσίνη (GTP).

Παίζουν καθοριστικό ρόλο στη μετάδοση και «μετάφραση» εξωκυτταρικών σημάτων μέσα και μέσα στο κελί. Οι βασισμένες σε μεμβράνη, ετεροτριμερείς Ο πρωτεΐνες είναι ο μεσολαβητής μεταξύ του εξωκυτταρικού και του ενδοκυτταρικού χώρου και των λεγόμενων μικρών πρωτεϊνών G, οι οποίες βρίσκονται στο κυτοσόλιο των κυττάρων, διασφαλίζουν τη μετάδοση των σημάτων εντός του κυττάρου.

Τι είναι μια πρωτεΐνη G;

Οι πρωτεΐνες G, επίσης γνωστές ως GTPases, αντιπροσωπεύουν μια ανομοιογενή ομάδα πρωτεϊνών που παίζουν καθοριστικό ρόλο στη μετάδοση εξωκυτταρικών σημάτων εντός και εντός του κυττάρου. Όλες οι πρωτεΐνες G χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι μπορούν να δεσμεύσουν τα νουκλεοτίδια GTP και GDP.

Μπορούν να χωριστούν σε δύο μεγάλες ομάδες ετεροτριμερών Ο πρωτεϊνών που συνδέονται με μεμβράνη και τις λεγόμενες μικρές μονομερείς πρωτεΐνες Ο. Οι μονομερείς πρωτεΐνες Ο βρίσκονται στο κυτοσόλιο των κυττάρων και δρουν ως δεύτεροι αγγελιοφόροι για μεταγωγή σήματος εντός του κυττάρου. Οι πρωτεΐνες G που συνδέονται με μεμβράνη αποτελούνται από τις υπομονάδες Alfa, Beta και Gamma. Στην ανενεργή κατάσταση, το ΑΕγχΠ δεσμεύεται στην άλφα υπομονάδα.

Ένα εξωκυτταρικό ερέθισμα (σήμα) θέτει σε κίνηση μια διαδικασία κατά την οποία το GDP αντικαθίσταται από το GTP και ταυτόχρονα λαμβάνει χώρα διαχωρισμός μεταξύ της άλφα υπομονάδας και της β-γ-υπομονάδας. Οι δύο υπομονάδες βήτα και γάμμα παραμένουν μαζί ως ενεργή λειτουργική μονάδα ακόμη και στις επόμενες διαδικασίες ως υπομονάδα βήτα-γάμμα. Η ανταλλαγή του ΑΕΠ με το GTP αντιστοιχεί έτσι στη μετάβαση από την ανενεργή «θέση OFF» στην ενεργοποιημένη «θέση ON».

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Όπως τα ζωικά κύτταρα, τα ανθρώπινα κύτταρα προστατεύονται από μια κυτταρική μεμβράνη που δεν είναι εύκολα διαπερατή από μεγάλα μόρια ή παθογόνα μικρόβια. Από τη μία πλευρά, η κυτταρική μεμβράνη παρέχει προστασία για το εσωτερικό κυτοσόλιο και τον πυρήνα του κυττάρου · από την άλλη πλευρά, αυτό μπορεί να είναι ένα πρόβλημα για την απαραίτητη επικοινωνία και ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ κυττάρων, εντός ενός κυττάρου και μεταξύ εξωκυτταρικού και ενδοκυτταρικού χώρου.

Η κύρια λειτουργία των συνδεδεμένων με μεμβράνη ετεροτριμερών Ο-πρωτεϊνών, από τις οποίες είναι γνωστές περίπου 21 διαφορετικές άλφα υπομονάδες, συνίσταται στη μεταγωγή σήματος από τον εξωκυτταρικό χώρο στο εσωτερικό του κυττάρου. Οι μεταφορές σημάτων είναι απαραίτητες για τη μετάδοση σημάτων και τη μετάφραση ορισμένων «οδηγιών» σε κυτταρικές μεταβολικές διεργασίες. Το θέμα είναι να λαμβάνετε σημαντικά μηνύματα που μεταφέρονται στο κελί από έξω μέσω ουσιών αγγελιοφόρων, ορμονών ή νευροδιαβιβαστών και να τα μεταφράσετε ως "οδηγίες εργασίας" για το κελί και να τα μεταβιβάσετε σε δεύτερους αγγελιοφόρους μέσα στο κελί, οι οποίοι εξασφαλίζουν περαιτέρω μεταφορά εντός του κυτοσολίου .

Η διαδικασία μεταγωγής παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στη μετάδοση ορισμένων ευαίσθητων ερεθισμάτων όπως η όραση, η ακοή, η γεύση και η μυρωδιά. Η μεταγωγή σήματος είναι εξίσου σημαντική για τη λειτουργία ορισμένων κυκλωμάτων ελέγχου που ελέγχουν τη θερμοκρασία του σώματος, την αρτηριακή πίεση, τη λειτουργία της καρδιάς και πολλές άλλες ασυνείδητες παραμέτρους. Με απλά λόγια, οι ετεροτριμερείς Ο-πρωτεΐνες αγκυροβολημένες στην κυτταρική μεμβράνη ενσωματώνουν το ενεργό σημείο εκκαθάρισης για ουσίες σήματος, οι οποίες μεταφέρονται σε μετασχηματισμένη μορφή στις μικρές Ο-πρωτεΐνες εντός του κυττάρου, οι οποίες δρουν ως δεύτεροι αγγελιοφόροι.

Οι μικρές πρωτεΐνες G, από τις οποίες είναι γνωστές περισσότερες από 100 διαφορετικές μορφές, εκτελούν ένα ευρύ φάσμα εργασιών μέσα στο κελί.Για παράδειγμα, εμπλέκονται στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης, στην οργάνωση του κυτταροσκελετού, στη μεταφορά ουσιών μεταξύ του πυρήνα και του κυτοπλάσματος, καθώς και στην ανταλλαγή ουσιών με τα λυσοσώματα και τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Όπως με όλες τις άλλες πρωτεΐνες, τα βασικά δομικά στοιχεία των πρωτεϊνών G είναι τα λεγόμενα πρωτεϊνογενή αμινοξέα, 23 από τα οποία είναι γνωστά μέχρι σήμερα. Ενώ ο μεταβολισμός των κυττάρων είναι ικανός να συνθέσει τα περισσότερα από τα ίδια τα αμινοξέα, τα λίγα αμινοξέα που περιγράφονται ως απαραίτητα πρέπει να ληφθούν μαζί με την τροφή.

Η συναρμολόγηση των πρωτεϊνών λαμβάνει χώρα είτε από τη βάση προς τα πάνω, ενώνοντας αμινοξέα στη γενετικά προκαθορισμένη αλληλουχία είτε συγκεντρώνοντας υπάρχοντα θραύσματα μερικώς αποσυναρμολογημένων πρωτεϊνών μακράς αλυσίδας. Τα θραύσματα μπορούν επίσης να αποτελούνται από πεπτίδια ή πολυπεπτίδια τα οποία, σύμφωνα με τον ορισμό, αποτελούνται από λιγότερα από 100 αμινοξέα. Η σύνθεση των πρωτεϊνών G λαμβάνει χώρα σε κάθε μεμονωμένο κύτταρο σε πολύπλοκες διαδικασίες με βάση τα τμήματα γονιδίων που είχαν προηγουμένως αντιγραφεί στο mRNA, τα οποία καθορίζουν την αλληλουχία αμινοξέων κάθε μεμονωμένης πρωτεΐνης.

Επειδή οι πρωτεΐνες G στην ποικιλομορφία τους εμπλέκονται σχεδόν σε όλες τις διαδικασίες ελέγχου και ρύθμισης κάθε μεμονωμένου κυττάρου και η σχέση μεταξύ ενεργοποιημένης και αδρανοποιημένης κατάστασης είναι πολύ δυναμική, ένα στιγμιότυπο της συγκέντρωσης ή της δραστηριότητάς τους στα κύτταρα δεν είναι δυνατό και δεν θα έχει νόημα. Το εάν όλες οι πρωτεΐνες G στο δίκτυο εκτελούν «φυσιολογική» εργασία μπορούν να εκτιμηθούν μόνο έμμεσα μέσω της κατάστασης της υγείας.

Ασθένειες & Διαταραχές

Στην περίπτωση πρωτεϊνών που είναι το λειτουργικό ή ενεργοποιητικό μέρος ενός ενζύμου, ορμόνης ή άλλων λειτουργικών μονάδων, υπάρχει ο κίνδυνος ένα σφάλμα στην αλληλουχία αμινοξέων τους να τους αναγκάσει να χάσουν τη λειτουργία τους και το ένζυμο ή την ορμόνη να χάσουν μέρος της αποτελεσματικότητάς του. Στις περισσότερες περιπτώσεις «πρωτεϊνικού ελαττώματος» υπάρχει ένα αντίστοιχο γενετικό ελάττωμα.

Η μετάλλαξη ενός γονιδιακού τμήματος οδηγεί σε εσφαλμένη περιγραφή της αλληλουχίας αμινοξέων και συνεπώς σε εσφαλμένη κατασκευή της αντίστοιχης πρωτεΐνης. Οι πρωτεΐνες G δεν γλιτώνονται από τέτοια γενετικά προσδιορισμένα σφάλματα στο προσχέδιο. Ωστόσο, οι πρωτεΐνες G χάνουν επίσης τη λειτουργία τους εάν το σφάλμα έγκειται στους υποδοχείς που συνδέονται με την πρωτεΐνη G.

Και στις δύο περιπτώσεις, η μειωμένη ικανότητα μετάδοσης σημάτων προκαλεί μια συγκεκριμένη ασθένεια ή συμβάλλει στην ανάπτυξή της. Ασθένειες που σχετίζονται με μειωμένη λειτουργία των πρωτεϊνών G είναι, για παράδειγμα, ψευδοϋποπαραθυρεοειδισμός, ακρομεγαλία, υπερλειτουργικό αδένωμα θυρεοειδούς, όγκοι των ωοθηκών και μερικοί άλλοι.