Pojem G proteíny Výraz "nehomogénna skupina" označuje nehomogénnu skupinu proteínov, ktoré sa môžu viazať na nukleotidy guanozín difosfát (GDP) a guanozín trifosfát (GTP). Plnia rozhodujúcu funkciu pri transdukcii a „translácii“ extracelulárnych signálov do a v bunke. Membránovo viazaný, heterotrimérny G proteíny sú mediátory medzi extracelulárnym a intracelulárnym priestorom a takzvané malé G proteíny, ktoré sa nachádzajú v cytosóle buniek, zabezpečujú prenos signálov v bunke.
Čo je to G proteín?
G proteíny, tiež známe ako GTPázy, predstavujú nehomogénnu skupinu proteínov, ktoré zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri transdukcii extracelulárnych signálov do bunky a v nej. Všetky G proteíny sa vyznačujú svojou schopnosťou viazať nukleotidy GTP a GDP. Môžu byť rozdelené do dvoch hlavných skupín heterotrimérnych G proteínov viazaných na membránu a takzvaných malých monomérnych G proteínov. Monomérne G proteíny sú umiestnené v cytosóle buniek a pôsobia ako druhí poslovia pre signálnu transdukciu v bunke. Membránovo viazané G proteíny sú zložené z podjednotiek alfa, beta a gama. V neaktívnom stave je HDP viazaný na podjednotku alfa. Extracelulárny stimul (signál) iniciuje proces, pri ktorom je HDP nahradený GTP a súčasne dochádza k disociácii medzi alfa podjednotkou a beta gama podjednotkou. Dve beta a gama podjednotky zostávajú spolu ako aktívna funkčná jednotka v nasledujúcich procesoch ako beta-gama podjednotka. Náhrada HDP pomocou GTP teda zodpovedá prepnutiu z neaktívnej polohy „VYPNUTÉ“ do aktivovanej polohy „ZAPNUTÉ“.
Funkcia, činnosť a roly
Ľudské bunky, rovnako ako živočíšne bunky, sú chránené a bunková membrána to nie je ľahko priepustné pre veľké molekuly alebo patogénne klíčky. Na jednej strane bunková membrána poskytuje ochranu pre vnútorný cytosol a jadro; na druhej strane to môže byť problém nevyhnutnej komunikácie a výmeny informácií medzi bunkami, v bunke a medzi extracelulárnym a intracelulárnym priestorom. Hlavnou funkciou membránových heterotrimérnych G proteínov, z ktorých je známych asi 21 rôznych podjednotiek alfa, je signálna transdukcia z extracelulárneho priestoru do vnútra bunky. Transdukcia signálu je nevyhnutná pre prenos signálov a preklad špecifických „pokynov“ do bunkových metabolických procesov. Jedná sa o príjem dôležitých správ, ktoré sa do bunky prenášajú zvonka prostredníctvom látok prenášajúcich informácie, hormóny alebo neurotransmitery, prekladajú ich ako „pracovné pokyny“ pre bunku a dodávajú ich vnútri bunky druhým poslom, ktorí zabezpečujú ďalší transport v cytosóle. Proces transdukcie tiež hrá dôležitú úlohu pri prenose určitých citlivých podnetov, ako sú zrak, sluch, klávesy a vôňa. Transdukcia signálu je rovnako dôležitá pre fungovanie určitých regulačných obvodov, cez ktoré teplota tela, krv tlak, srdce a mnoho ďalších parametrov v bezvedomí. Zjednodušene povedané, heterotrimérne G proteíny ukotvené v bunková membrána stelesňujú aktívne uvoľňovacie miesto pre signalizačné látky, ktoré sú dodávané v transformovanej forme k malým G proteínom vo vnútri bunky pôsobiacim ako druhí poslovia. Malé G proteíny, z ktorých je známych viac ako 100 rôznych foriem, vykonávajú v bunke rôzne úlohy. Napríklad sú zapojení do regulácie gen expresia, organizácia cytoskeletu, transport látok medzi jadrom a cytoplazmou a výmena látok s lyzozómami a bunková proliferácia.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty
Základné stavebné prvky G proteínov, rovnako ako všetky ostatné proteíny, sú tvorené takzvaným proteinogénnym aminokyseliny, z ktorých je doposiaľ známych 23. Zatiaľ čo bunkový metabolizmus je schopný syntetizovať väčšinu aminokyseliny samotných niekoľko aminokyselín označených ako esenciálne sa musí konzumovať s jedlom. Zhromažďovanie bielkovín sa uskutočňuje buď od nuly spoločnými strunami aminokyseliny v geneticky vopred určenej sekvencii alebo zhromaždením už existujúcich fragmentov čiastočne rozložených proteínov s dlhým reťazcom. Fragmenty môžu tiež pozostávať z peptidov alebo polypeptidov, ktoré sú podľa definície zložené z menej ako 100 amino kyseliny. Syntéza G-proteínov prebieha v každej jednotlivej bunke komplexnými procesmi na základe gen segmenty predtým kopírované v mRNA, ktoré špecifikujú aminokyselinovú sekvenciu každého jednotlivého proteínu. Pretože G proteíny sú vo svojej rozmanitosti zapojené prakticky do všetkých riadiacich a regulačných procesov každej jednotlivej bunky a pretože pomer medzi aktivovaným a inaktivovaným stavom je veľmi dynamický, je ich snímka krátka koncentrácie alebo aktivita v bunkách nie je možná a nemala by zmysel. To, či súhrn G proteínov v sieti vykonáva „normálnu“ prácu, sa dá odhadnúť iba nepriamo zdravie status.
Choroby a poruchy
Proteíny, ktoré sú funkčnou alebo aktivačnou súčasťou enzýmu, hormónu alebo inej funkčnej entity, sú vystavené riziku straty funkcie v dôsledku poruchy ich aminokyselinovej sekvencie, čo spôsobí, že enzým alebo hormón stratia časť svojho účinku. Vo väčšine prípadov existuje „bielkovinový defekt“ gen vada. Mutácia segmentu génu vedie k nesprávnej špecifikácii aminokyselinovej sekvencie, a tým k chybnej konštrukcii zodpovedajúceho proteínu. G proteíny nie sú ušetrené pred takými geneticky podmienenými chybami v pláne stavby. Avšak funkčné straty G proteínov nastávajú aj vtedy, ak sa chyba nachádza v receptoroch spojených s G proteínom. V obidvoch prípadoch znížená schopnosť prenášať signály spúšťa alebo prispieva k vzniku konkrétneho ochorenia. Medzi choroby spojené so zhoršenou funkciou G proteínu patrí pseudohypoparatyroidizmus, akromegália, hyperfunkčný adenóm štítnej žľazy, nádory vaječníkov a niekoľko ďalších.
