Субъединицы G-альфа являются одним из трех типов субъединиц белков, связывающих гуаниновые нуклеотиды, которые представляют собой связанные с мембраной гетеротримерные G-белки . [1]
G-белки и их рецепторы ( GPCR ) образуют одну из наиболее распространенных сигнальных систем в клетках млекопитающих , регулируя такие разнообразные системы, как сенсорное восприятие, рост клеток и гормональная регуляция . [2] На поверхности клетки связывание лигандов , таких как гормоны и нейротрансмиттеры , с GPCR активирует рецептор , вызывая конформационные изменения, которые, в свою очередь, активируют связанный G-белок на внутриклеточной стороне мембраны . Активированный рецептор способствует обмену связанного GDP на GTP на альфа-субъединице G-белка. Связывание GTP изменяет конформацию переключающих областей внутри альфа-субъединицы, что позволяет связанному тримерному G-белку (неактивному) высвобождаться из рецептора и диссоциировать на активную альфа-субъединицу (связанную с GTP) и бета/гамма- димер . Альфа-субъединица и бета/гамма-димер продолжают активировать различные нижестоящие эффекторы, такие как аденилатциклаза, фосфодиэстеразы, фосфолипаза C и ионные каналы . Эти эффекторы , в свою очередь, регулируют внутриклеточные концентрации вторичных мессенджеров, таких как цАМФ , диацилглицерол , катионы натрия или кальция , что в конечном итоге приводит к физиологическому ответу, обычно через нижестоящую регуляцию транскрипции генов . Цикл завершается гидролизом альфа -субъединицы, связанной с ГТФ, до ГДФ, что приводит к повторной ассоциации альфа- и бета/гамма- субъединиц и их связыванию с рецептором, что завершает сигнал. [3] Длина сигнала G-белка контролируется длительностью альфа-субъединицы, связанной с ГТФ, которая может регулироваться белками RGS (регулятор сигнализации G-белка) или ковалентными модификациями. [4]
Существует несколько изоформ каждой субъединицы, многие из которых имеют варианты сплайсинга , которые вместе могут составлять сотни комбинаций G-белков. Конкретная комбинация субъединиц в гетеротримерных G-белках влияет не только на то, с каким рецептором она может связываться , но и на то, какая нижестоящая цель затронута, предоставляя средства для нацеливания на определенные физиологические процессы в ответ на определенные внешние стимулы. [5] [6] G-белки несут липидные модификации на одной или нескольких своих субъединицах, чтобы нацеливать их на плазматическую мембрану и способствовать белковым взаимодействиям.
Это семейство состоит из альфа-субъединицы G-белка, которая действует как слабая ГТФаза . Классы G-белков определяются на основе последовательности и функции их альфа-субъединиц, которые у млекопитающих делятся на несколько подтипов: G(S)альфа , G(Q)альфа , G(I)альфа , трансдуцин и G(12)альфа; существуют также грибковые и растительные классы альфа-субъединиц. Альфа-субъединица состоит из двух доменов: домена связывания ГТФ и домена спиральной вставки ( InterPro : IPR011025 ). Домен связывания ГТФ гомологичен Ras-подобным малым ГТФазам и включает области переключения I и II, которые изменяют конформацию во время активации . Области переключения представляют собой петли альфа -спиралей с конформациями, чувствительными к гуаниновым нуклеотидам . Домен спиральной вставки вставляется в домен связывания ГТФ перед областью переключения I и является уникальным для гетеротримерных G-белков. Этот домен спиральной вставки функционирует для секвестрации гуанинового нуклеотида на границе с доменом связывания ГТФ и должен быть смещен, чтобы обеспечить диссоциацию нуклеотида .
