Гетеротримерный G-белок

Гетеротримерный G-белок
Гетеротримерный G-белок
Идентификаторы
Шифр КФ	3.6.5.1
Номер CAS	9059-32-9
Базы ферментов
IntEnz	IntEnz view
BRENDA	BRENDA entry
ExPASy	NiceZyme view
MetaCyc	metabolic pathway
KEGG	KEGG entry
PRIAM	profile
PDB structures	RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
Gene Ontology	AmiGO • EGO
Поиск
PMC	статьи
PubMed	статьи
NCBI	NCBI proteins
CAS	9059-32-9

Термин «G-белок» без уточнения обычно относится к мембранно-связанным гетеротримерным G-белкам, иногда также называемым большими G-белками (в противоположность меньшим, мономерным так называемым малым ГТФазам). Эти гетеротримерные G-белки активируются при связывании лиганда-агониста с G-связанным метаботропным рецептором. Они состоят из трёх субъединиц, называемых «альфа» (G_α), «бета» (G_β) и «гамма» (G_γ).[1] Последние две субъединицы βγ диссоциируют совместно при связывании лиганда с рецептором и функционально составляют дуплет, поэтому называются «бета-гамма-комплекс» («βγ-комплекс») или «бета-гамма-димер» («βγ-димер»).

Этот гетеротримерный G-белок изображён вместе с его теоретическими липидными якорями. ГДФ изображена чёрным цветом, α-субъединица — жёлтым, βγ-димер — голубым, мембрана — серым.

Трёхмерная структура гетеротримерного G-белка

Существует четыре основных семейства G-белков: G_i / G_o, G_q, G_s, и G₁₂.[2]

Альфа-субъединица

Субъединица G_α состоит из двух доменов: ГТФазного и α-спирального. Эксперименты, проведённые в 1980-х годах, показали, что очиненные субъединицы G_α могут напрямую активировать эффекторные ферменты. ГТФ-связанная форма α-субъединицы белка трансдуцина (G_t) активирует цГМФ-фосфодиэстеразу зрительных клеток палочек[3], а ГТФ-связанная форма α-субъединицы стимулирующего белка G (G_s) активирует гормон-чувствительную аденилатциклазу[4][5].

Существует по крайней мере 20 различных видов G_α субъединиц, распределённым по четырём разным семействам белков на основании гомологии их первичных последовательностей:[6]

Семейство G-белков	α-субъединица	Ген	Сигнальный каскад	G-белок-связанные метаботропные рецепторы (примеры)	Эффекты (примеры)
Семейство ингибиторных G_i
G_i/o	G_αi, G_αo	GNAO1, GNAI1, GNAI2, GNAI3	Ингибирование активности аденилатциклазы, открытие калиевых каналов, закрытие кальциевых каналов	Мускариновые холинорецепторы типов M₂ и M₄,[7] хемокиновые рецепторы, α₂-адренорецепторы, серотониновые рецепторы подтипа 5-HT1, гистаминовые рецепторы подтипа H₃ и H₄, дофаминовые рецепторы подтипа D₂ и подобные	Сокращение гладких мышц, снижение активности нейронов
Семейство «зрительных» G_t	G_αt (Трансдуцин)	GNAT1, GNAT2	Активация фосфодиэстеразы 6	Родопсин	Передача зрительного сигнала
Семейство «вкус-ощущающих» G_gust	G_αgust (Густдуцин)	GNAT3	Активация фосфодиэстеразы 6	Вкусовые рецепторы	Передача вкусового сигнала
G_z	G_αz	GNAZ	Ингибирование активности аденилатциклазы	?	Поддержание ионного баланса перилимфатических и эндолимфатических кохлеарных жидкостей.
Семейство стимулирующих G_s
Семейство стимулирующих G_s	G_αs	GNAS	Активация аденилатциклазы	β-адренорецепторы; Серотониновые рецепторы подтипов 5-HT₄, 5-HT₆ и 5-HT₇; Дофаминовые D₁-подобные рецепторы, гистаминовые H₂-рецепторы	Повышение частоты сердечных сокращений, расслабление гладких мышц, стимулирование активности нейронов.
Семейство «обонятельных» G_olf	G_αolf	GNAL	Активация аденилатциклазы	обонятельные рецепторы	Передача обонятельного сигнала
Семейство G_q
Семейство G_q	G_αq, G_α11, G_α14, G_α15, G_α16	GNAQ, GNA11, GNA14, GNA15	Активация фосфолипазы C	α₁-адренорецепторы, мускариновые холинорецепторы подтипов M₁, M₃ и M₅,[7] гистаминовые рецепторы подтипа H₁, серотониновые рецепторы подтипа 5-HT₂	Сокращение гладких мышц, ток ионов кальция
Семейство G_12/13
Семейство G_12/13	G_α12, G_α13	GNA12, GNA13	Активация Rho семейства ГТФаз		Изменения цитоскелета клетки, сокращение гладких мышц

Бета-гамма-димер

Бета- и гамма-субъединицы G-белка тесно связаны друг с другом, и их называют бета-гамма-комплекс. После активации G-белок-связанного рецептора G_βγ-димер диссоциирует из связи с G_α-субъединицей после того, как G_α-субъединица произведёт гидролиз ГТФ до ГДФ.

Функция

Свободный G_βγ-димер может работать как эффекторная молекула сам по себе, может активировать другие системы вторичных посредников или может открывать и закрывать ионные каналы.

Например, G_βγ-димер, связанный с гистаминовыми H₁-рецепторами, может после диссоциации активировать фосфолипазу A2, что приводит к образованию арахидоновой кислоты. В то же время G_βγ-димер, связанный с мускариновыми холинорецепторами, может непосредственно открывать G-связанные калиевые каналы внутреннего выпрямления, а G_βγ-димер, связанный с гистаминовыми H₃-рецепторами, может открывать кальциевые каналы L-типа.

Примечания

Hurowitz E.H., Melnyk J.M., Chen Y.J., Kouros-Mehr H., Simon M.I., Shizuya H;. Genomic characterization of the human heterotrimeric G protein alpha, beta, and gamma subunit genes (англ.) // DNA Research : journal. — 2000. — Vol. 7, no. 2. — P. 111—120. — doi:10.1093/dnares/7.2.111. — PMID 10819326.
Ellis, Claire. The state of GPCR research in 2004 (англ.) // Nature Reviews Drug Discovery : journal. — 2004. — July (vol. 3, no. 7). — P. 577—626. — doi:10.1038/nrd1458.
Fung, BKK; Hurley, JB; Stryer, L. Flow of information in the light-triggered cyclic nucleotide cascade of vision (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1981. — Vol. 78, no. 1. — P. 152—156. — doi:10.1073/pnas.78.1.152. — PMID 6264430.
Cerione, RA; Sibley, DR; Codina, J; Benovic, JL; Winslow, J; Neer, EJ; Birnbaumer, L; Caron, MG; Lefkowitz, RJ ; and others et al. Reconstitution of a hormone-sensitive adenylate cyclase system. The pure beta-adrenergic receptor and guanine nucleotide regulatory protein confer hormone responsiveness on the resolved catalytic unit (англ.) // Journal of Biological Chemistry : journal. — 1984. — Vol. 259, no. 16. — P. 9979—9982. — PMID 6088509.
May, DC; Ross, EM; Gilman, AG; Smigel, M.D. Reconstitution of catecholamine-stimulated adenylate cyclase activity using three purified proteins (англ.) // Journal of Biological Chemistry : journal. — 1985. — Vol. 260, no. 29. — P. 15829—15833. — PMID 2999139.
Strathmann M.P., Simon MI; Simon. G alpha 12 and G alpha 13 subunits define a fourth class of G protein alpha subunits (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1991. — Vol. 88, no. 13. — P. 5582—5586. — doi:10.1073/pnas.88.13.5582. — PMID 1905812.
Kou Qin, Chunmin Dong, Guangyu Wu & Nevin A Lambert; Dong; Wu; Lambert. Inactive-state preassembly of Gq-coupled receptors and Gq heterotrimers (англ.) // Nature Chemical Biology : journal. — 2011. — August (vol. 7, no. 11). — P. 740—747. — doi:10.1038/nchembio.642. — PMID 21873996.

Ссылки

MeSH Heterotrimeric+G-Proteins

Литература

Kostenis, E., Pfeil, E. M., & Annala, S. (2020). Heterotrimeric Gq proteins as therapeutic targets?. Journal of Biological Chemistry, 295(16), 5206-5215. PMID 32122969 PMC 7170519 doi:10.1074/jbc.REV119.007061

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[Hurowitz_2000-1] Hurowitz E.H., Melnyk J.M., Chen Y.J., Kouros-Mehr H., Simon M.I., Shizuya H;. Genomic characterization of the human heterotrimeric G protein alpha, beta, and gamma subunit genes (англ.) // DNA Research : journal. — 2000. — Vol. 7, no. 2. — P. 111—120. — doi:10.1093/dnares/7.2.111. — PMID 10819326.

[2] Ellis, Claire. The state of GPCR research in 2004 (англ.) // Nature Reviews Drug Discovery : journal. — 2004. — July (vol. 3, no. 7). — P. 577—626. — doi:10.1038/nrd1458.

[3] Fung, BKK; Hurley, JB; Stryer, L. Flow of information in the light-triggered cyclic nucleotide cascade of vision (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1981. — Vol. 78, no. 1. — P. 152—156. — doi:10.1073/pnas.78.1.152. — PMID 6264430.

[4] Cerione, RA; Sibley, DR; Codina, J; Benovic, JL; Winslow, J; Neer, EJ; Birnbaumer, L; Caron, MG; Lefkowitz, RJ ; and others et al. Reconstitution of a hormone-sensitive adenylate cyclase system. The pure beta-adrenergic receptor and guanine nucleotide regulatory protein confer hormone responsiveness on the resolved catalytic unit (англ.) // Journal of Biological Chemistry : journal. — 1984. — Vol. 259, no. 16. — P. 9979—9982. — PMID 6088509.

[5] May, DC; Ross, EM; Gilman, AG; Smigel, M.D. Reconstitution of catecholamine-stimulated adenylate cyclase activity using three purified proteins (англ.) // Journal of Biological Chemistry : journal. — 1985. — Vol. 260, no. 29. — P. 15829—15833. — PMID 2999139.

[pmid1905812-6] Strathmann M.P., Simon MI; Simon. G alpha 12 and G alpha 13 subunits define a fourth class of G protein alpha subunits (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1991. — Vol. 88, no. 13. — P. 5582—5586. — doi:10.1073/pnas.88.13.5582. — PMID 1905812.

[Kou_Qin-7] Kou Qin, Chunmin Dong, Guangyu Wu & Nevin A Lambert; Dong; Wu; Lambert. Inactive-state preassembly of Gq-coupled receptors and Gq heterotrimers (англ.) // Nature Chemical Biology : journal. — 2011. — August (vol. 7, no. 11). — P. 740—747. — doi:10.1038/nchembio.642. — PMID 21873996.