Begrepet G proteiner refererer til en inhomogen gruppe proteiner som kan binde nukleotidene guanosindifosfat (BNP) og guanosintrifosfat (GTP). De utfører en kritisk funksjon i transduksjon og "oversettelse" av ekstracellulære signaler til og i cellen. Membranbundet, heterotrimerisk G proteiner er mediatorene mellom det ekstracellulære og intracellulære rommet, og såkalte små G-proteiner, som er lokalisert i cytosolen til cellene, sørger for overføring av signaler i cellen.
Hva er et G-protein?
G proteiner, også kjent som GTPaser, representerer en inhomogen gruppe proteiner som spiller en kritisk rolle i transduksjonen av ekstracellulære signaler til og i cellen. Alle G-proteiner er preget av deres evne til å binde nukleotidene GTP og BNP. De kan deles inn i de to hovedgruppene av membranbundne heterotrimere G-proteiner og de såkalte små monomere G-proteinene. De monomere G-proteinene er lokalisert i cytosolen i cellene og fungerer som andre budbringere for signaltransduksjon i cellen. De membranbundne G-proteinene er sammensatt av underenhetene alfa, beta og gamma. I inaktiv tilstand er BNP bundet til alfa-underenheten. En ekstracellulær stimulus (signal) initierer en prosess der BNP erstattes av GTP, og samtidig oppstår dissosiasjon mellom alfa-underenheten og beta-gamma-underenheten. De to beta- og gamma-underenhetene forblir sammen som den aktive funksjonelle enheten i påfølgende prosesser som beta-gamma-underenheten. Dermed tilsvarer erstatning av BNP med GTP å bytte fra den inaktive "AV-posisjonen" til den aktiverte "PÅ-posisjonen."
Funksjon, handling og roller
Menneskelige celler, som dyreceller, er beskyttet av en cellemembran som ikke er lett gjennomtrengelig for store molekyler eller patogen bakterier. På den ene siden er cellemembran gir beskyttelse for det indre cytosol og kjerne; på den annen side kan dette være et problem for nødvendig kommunikasjon og informasjonsutveksling mellom celler, i en celle og mellom ekstracellulært og intracellulært rom. Hovedfunksjonen til heterotrimere G-proteiner i membranen, hvorav det er kjent 21 forskjellige alfa-underenheter, er signaltransduksjon fra det ekstracellulære rommet til celleinteriøret. Signaltransduksjon er viktig for overføring av signaler og oversettelse av spesifikke "instruksjoner" til cellulære metabolske prosesser. Det handler om å motta viktige meldinger som overføres til cellen utenfra via messenger-stoffer, hormoner eller nevrotransmittere, oversetter dem som "arbeidsinstruksjoner" for cellen og leverer dem inne i cellen til andre sendebud som sørger for videre transport i cytosolen. Transduksjonsprosessen spiller også en viktig rolle i overføringen av visse følsomme stimuli som syn, hørsel, smak og Lukten. Signaltransduksjon er like viktig for funksjonen til visse regulatoriske kretser gjennom hvilke kroppstemperatur, blod press, hjerte funksjon og mange andre ubevisste parametere kontrolleres. Enkelt sagt, de heterotrimeriske G-proteinene forankret i cellemembran legemliggjøre det aktive ryddestedet for signaliserende stoffer, som leveres i transformert form til de små G-proteinene inne i cellen som fungerer som andre budbringere. De små G-proteinene, hvorav mer enn 100 forskjellige former er kjent, utfører en rekke oppgaver i cellen. For eksempel er de involvert i reguleringen av gen uttrykk, organisering av cytoskelettet, transport av stoffer mellom kjernen og cytoplasma, og utveksling av stoffer med lysosomer og celleproliferasjon.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Grunnleggende byggesteiner av G-proteiner, som med alle andre proteiner, dannes av det såkalte proteinogene aminosyrer, hvorav 23 er kjent hittil. Mens cellulær metabolisme er i stand til å syntetisere mest aminosyrer i seg selv må de få aminosyrene som er angitt som essensielle, inntas sammen med maten. Montering av proteiner skjer enten fra bunnen av ved å stramme sammen aminosyrer i den genetisk forhåndsbestemte sekvensen eller ved å samle allerede eksisterende fragmenter av delvis demonterte langkjedede proteiner. Fragmentene kan også bestå av peptider eller polypeptider, som ifølge definisjonen består av mindre enn 100 amino syrer. Syntesen av G-proteiner foregår i hver enkelt celle i komplekse prosesser på grunnlag av gen segmenter som tidligere er kopiert i mRNA, som spesifiserer aminosyresekvensen til hvert enkelt protein. Fordi G-proteiner i deres mangfold er involvert i praktisk talt alle kontroll- og reguleringsprosesser i hver enkelt celle, og fordi forholdet mellom aktiverte og inaktiverte tilstander er veldig dynamisk, er et øyeblikksbilde av deres konsentrasjon eller aktivitet i cellene er ikke mulig og ville ikke være meningsfylt. Om hele G-proteinene i nettverket utfører "normalt" arbeid, kan bare estimeres indirekte av Helse status.
Sykdommer og lidelser
Proteiner som er en funksjonell eller aktiverende del av et enzym, hormon eller annen funksjonell enhet, risikerer å miste funksjon på grunn av en defekt i aminosyresekvensen, og forårsaker at enzymet eller hormonet mister noe av sin virkning. I de fleste tilfeller av en "proteindefekt" er det en tilsvarende gen defekt. Mutasjon av et gensegment fører til en feil spesifisering av aminosyresekvensen og dermed til feil konstruksjon av det tilsvarende proteinet. G-proteinene er ikke spart for slike genetisk bestemte feil i bygningsplanen. Imidlertid oppstår funksjonelle tap av G-proteinene også hvis feilen er lokalisert i G-proteinkoblede reseptorer. I begge tilfeller utløser eller bidrar den reduserte evnen til å transdusere signaler til en bestemt sykdom. Sykdommer assosiert med nedsatt G-proteinfunksjon inkluderer pseudohypoparathyroidism, akromegali, hyperfunksjonell skjoldbrusk adenom, eggstokkesvulster og flere andre.
