G-білки

Як звичайно, трансляція сигналу на біологічну реакцію всередині клітини відбувається за допомогою нуклеотидо-регуляторних білків (G-білків), що зв’язуються з ГТФ. ГТФ є гуанозиновим аналогом АТФ (див. Розділ 17). Коли сигнал досягає G-білка, то білок обмінює ГДФ на ГТФ. Комплекс ГТФ-білок зумовлює реакцію. Спадкова ГТФ-азна активність білка конвертує ГТФ на ГДФ, відновлюючи стан спокою. ГТФ-азну активність посилюють ГТФ-аз-ак-тивовані білки (ГАБ) (регулятори передавання сигналів G-білків).

Малі G-білки задіяні в багатьох клітинних функціях. Представники Rab родини цих білків регулюють інтенсивність транспортування пухирців між ендоплазматичною сіткою, апаратом Ґольджі, лізосомами, ендосомами та клітинною мембраною (див. вище). Інша родина малих ГТФ-зв’язувальних білків — Rho/Rac — опосередковує взаємодії між цитоскелетом та клітинною мембраною, а ще інша —

ЗАГАЛЬНІ ЗАСАДИ ТА КЛІТИННІ ОСНОВИ ФІЗІОЛОГІЇ ЛЮДИНИ / 37

Ras — регулює ріст, переносячи сигнали з клітинної мембрани до ядра. Представники цих трьох родин пов’язані з продуктом ras протоонкогена.

Ще одна родина G-білків — великі гетеротримерні G-білки — зшивають рецептори поверхні клітини в каталітичні одиниці, що каталізують внутрішньоклітинне утворення вторинних месенджерів або ж скріплюють рецептори безпосередньо в йонні канали. Ці G-білки складаються з трьох субодиниць — а, (З і у (рис. 1-39). Субодиниця а зв’язана з ГДФ. Коли ліганд зв’язується з G-зшитим рецептором, то цей ГДФ обмінюється на ГТФ, а а-субодиниця відділяється від з’єднаних (3- і у-субодиниць. Відділена а-субодиниця чинить багато біологічних впливів. Субодиниці (З і у не роз’єднуються одна від одної і ру активує багато різноманітних ефекторів. Внутрішня ГТФ активність ос-субодиниці конвертує ГТФ на ГДФ, що призводить до з’єднання а- з Ру-субодиницею та завершення активування ефекторів.

Гетеротримерні G-білки затримують сигнали з понад 1 000 рецепторів, а їхніми ефекторами в клітині є йонні канали й ензими. Приклади наведені в табл. 1-10. Щонайменше 16 різних а-субодиниць, 6 різних р-субодиниць та 12 різних у-субодиниць можуть з’єднуватися, утворюючи численні комбінації. Відповідно до дії на ефектор та споріднених характеристик, їх поділяють на п’ять родин: Gs, G,

G, G4TaGB-

Багато G-білків унаслідок прикріплення до них специфічних ліпідів модифікуються, тобто стають ліпідованими (див. рис. 1-6). Тримерні G-білки можуть бути міристольо-вані, пальмітильовані чи пренильовані, а малі G-білки -лише пренильовані.

Вхід

Нуклеотидний

обмін

ГГФ-азна

активність

Вихід

Ефектори

Рис. 1-39. Гетеродимерні G-білки. Вгорі: сумарний огляд повної реакції. Внизу: коли ліґанд (квадрат) зв’язується зі серпентиновим рецептором у клітинній мембрані. ГТФ заміняє ГДФ на а-субодиниці. ГТФ-а від’єднується від Ру-субодиниці, і ГТФ-а та ру активують різноманітні ефектори, чинячи фізіологічні впливи. Далі внутрішня ГТФ-азна активність ГТФ-а конвертує ГТФ у ГДФ, а а-, р- і у-субодиниці з’єднуються.

Таблиця 1-10. Головні ліґанди для рецепторів, з’єднаних з G-білками

Клас

Ліґанд

Нейротрансмітери

Адреналін

Норадреналін

Дофамін

5-Гідрокситриптамін

Гістамін

Ацетилхолін

Аденозин

Опіоїди

Taxi кі ніни

Речовина Р Нейрокінін А Нейропептид К

Інші пептиди

Ангіотензин II Аргінін вазопресин Окситоцин

ВІП, СТР-РГ, ТРГ, ПТГ

Глікопротеїнові гормони

ТСГ, ФСГ, ЛГ, ХГл

Похідні арахідонічної кислоти

Тромбоксан А2

Інші

Одоранти Тастанти Ендотеліни Фактор активування тромбоцитів Канабіноїди Світло

                                                                                                                                                                  

Серпентинові рецептори

Усі гетеродимерні зшиті G-білком рецептори є білками, що оточують клітинну мембрану сім разів (серпентинові рецептори). Ці рецептори можуть бути пальмітильовані. Надзвичайно велику кількість їх було клоновано, а їхні функції є численними та різноманітними. Структуру двох з них зображено на рис. 1-40. Переважно малі ліґанди зв’язуються з амінокислотними залишками в мембрані, тоді як великі поліпептидні та білкові ліґанди зв’язуються з позаклітинними доменами, що є більшими і ліпше розвиненими в рецепторах для поліпептидів та білків. Це, як звичайно, амінокислотні залишки в третій цитоплазматичній петлі, що є найближчою до кінцевої карбоксильної групи і взаємодіє з G-білками.

Вільям Ф. Ґанонґ. Фізіологія людини