Białko G - Polski Serwis Naukowy

Struktura przestrzenna białka G

Białko G (starsza, obecnie nie stosowana nazwa - Białka N²) - białko adaptorowe dla receptora metabotropowego. Generalnie nazwą Białka G określa się dużą grupę polimorficznych białek, które charakteryzują się aktywnością GTP-azy. Wyróżnia się kilkanaście podtypów tych białek, które różnią się sposobem pobudzenia i efektorem, jaki pobudzają. Biorą udział w przekaźnictwie hormonalnym i mogą pobudzać lub hamować.

Receptor metabotropowy - rodzaj receptora błonowego hormonalnego. W organizmie wykryto kilkaset receptorów metabotropowych, które różnią się strukturą i funkcją. Zbudowany jest z:

Guanozynotrifosforan, GTP – organiczny związek chemiczny, nukleotyd purynowy pełniący funkcję przenośnika energii w komórce. Pełni podobne funkcje do adenozynotrifosforanu (ATP), zawiera dwa wiązania wysokoenergetyczne. GTP bierze udział w reakcjach fosforylacji, a także dostarcza energię w procesie translacji a także transkrypcji. Powstaje w cyklu Krebsa.

Białko G jest heterotrimerem zbudowanym z podjednostek:

α - połączonej z GDP;

β;

γ;

Rodzaje

Gs - stymulujące

dołącza się do receptora Rs

podjednostka αs wiąże nukleotyd guanylanowy i ma aktywność GTPazy; pobudza cyklazę adenylanową zwiększając tworzenie cAMP

podjednostki β i γ tworzą kompleks do którego przyłącza się podjednostka α po oddaniu GMP

Gi - inhibitorowe

podjednostka αi wiąże kompleks guanylanowy i ma aktywność GTPazy; hamuje działanie cyklazy adenylowej zmniejszając wytwarzanie cAMP

podjednostki β i γ są takie same jak w Gs

Działanie

Opis w tekście

Do zmienionej przez ligand zewnętrzny konformacji części wewnętrznej receptora metabotropowego przyłącza się podjednostka α, co powoduje aktywację białka G, czego efekty są następujące:

Adaptor, białko adaptorowe - w ogólnym rozumieniu białko, które nie ma aktywności enzymatycznej, a swoją funkcję pełni poprzez asocjację z innymi białkami. Termin ten odnosi się szczególnie do białek w szlakach przekazywania sygnału. W biologii komórkowej słowo adaptor ma węższe znaczenie i odnosi się do białek zaangażowanych w proces endocytozy.

Efektor allosteryczny – związek chemiczny łączący się z centrami allosterycznymi podjednostek enzymatycznych. Efektor nie zmienia pierwszorzędowej struktury enzymu jako białka, zmienia natomiast jego strukturę przestrzenną co ma wpływ na aktywność metaboliczną enzymu.

GDP związany z podjednostką α zostaje wymieniony na GTP, po czym podjednostka α oddysocjowuje od heterotrimerycznego kompleksu i tworzy zaktywowaną podjednostkę α;

'osamotniony' heterodimer - kompleks βγ również staje się aktywny;

Obydwie aktywowane części rozpadłego Białka G napotykają specyficzne dla siebie białka efektorowe uaktywniając je. Zaktywowana podjednostka α po przyłączeniu się do efektora, poprzez swoją aktywność GTP-azy hydrolizuje GTP i w efekcie:

Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny (szwedz. Nobelpriset i fysiologi eller medicin) – jest nagrodą przyznawaną corocznie przez . Jak zapisał on w swoim testamencie, nadzór nad nagrodą sprawuje Fundacja Noblowska, a przyznawana jest ona przez zgromadzenie wybierane przez Instytut Karolinska. Określana potocznie jako "Nagroda Nobla z medycyny", w rzeczywistości była precyzyjnie opisana przez Nobla w jego testamencie, jako nagroda z "fizjologii lub medycyny". Z tego powodu może być przyznana w każdej ze szczegółowych dziedzin obu tych nauk. Pierwszym laureatem nagrody był w roku 1901 Niemiec Emil Adolf von Behring.

Rzekoma niedoczynność przytarczyc (zespół Albrighta, łac. pseudohypoparathyroidismus, ang. pseudohypoparathyroidism, PHP, Albright syndrome) – grupa genetycznie uwarunkowanych chorób metabolicznych, charakteryzujących się opornością tkanek docelowych na parathormon. Wyróżniono cztery typy choroby: Ia, Ib, Ic i II. W dwóch z nich stwierdzono mutację genu receptora dla PTH (PTHrP). W typie Ia stwierdza się ponadto oporność receptorów dla TSH, glukagonu i gonadotropin, w typie II reakcja receptorów dla TSH, glukagonu i gonadotropin jest prawidłowa. Obraz kliniczny chorób jest zróżnicowany; obok hipokalcemii i hiperfosfatemii różnego stopnia, mogą występować niedoczynność tarczycy i gonad, niski wzrost (typ Ia i Ic), okrągła twarz, otyłość, charakterystycznie skrócone kości śródręcza i śródstopia, zwapnienia podskórne. Typowy dla choroby fenotyp może występować u członków rodziny pacjenta, mimo prawidłowego profilu hormonów; stan taki nazywa się rzekomo-rzekomą niedoczynnością przytarczyc (pseudopseudoparathyroidismus).

powstaje GDP;

podjednostka α staje się nieaktywna i:

przyłącza napotkany kompleks βγ, deaktywując go;

Odtworzone, nieaktywne białko G jest gotowe do związania się z częścią wewnętrzną receptora metabotropowego i rozpoczęcia kolejnego cyklu przekazywania sygnału.

Znaczenie kliniczne

Zaburzenia w metabolizmie białka G występują w takich schorzeniach, jak:

Aktywacja aminokwasu - w procesie biosyntezy białek to proces powstawania kompleksu tRNA-aminokwas (aminoacylo-tRNA). Aktywacja aminokwasu zachodzi dwuetapowo i wymaga nakładu energii z ATP.

Cholera (Cholerae) – ostra i zaraźliwa choroba zakaźna przewodu pokarmowego, której przyczyną jest spożycie pokarmu lub wody skażonej Gram-ujemną bakterią - szczepami przecinkowca cholery (Vibrio cholerae) produkującego enterotoksynę.

rzekoma niedoczynność przytarczyc

cholera

krztusiec

Pierwsze białko G zostało odkryte przez fizjologa amerykańskiego Alfreda Gilmana w końcu lat 70. XX wieku.

W 1994 roku Alfred Gilman i Martin Rodbell otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny za odkrycie i badania nad białkiem G.

Martin Rodbell (ur. 1 grudnia 1925 roku w Baltimore w stanie Maryland , zm. 7 grudnia 1998 roku w Chapel Hill w stanie Karolina Północna) – amerykański biochemik, laureat Nagrody Nobla w roku 1994 w dziedzinie fizjologii i medycyny [1].

Alfred Goodman Gilman (ur. 1 lipca 1941 w New Haven, Connecticut) – amerykański fizjolog, laureat Nagrody Nobla z dziedziny fizjologii i medycyny w 1994 za odkrycie białek G i roli tych białek w przenoszeniu sygnałów wewnątrz komórek.