G-protein

Under navnet G-proteiner er en inhomogen gruppe proteiner, der kan binde nucleotiderne guanosindiphosphat (BNP) og guanosintriphosphat (GTP).

De spiller en afgørende rolle i transmission og "oversættelse" af ekstracellulære signaler til og inden i cellen. Membranbundne, heterotrimeriske G-proteiner er mægleren mellem det ekstracellulære og det intracellulære rum og de såkaldte små G-proteiner, der er placeret i cytosolen i cellerne, sikrer transmission af signalerne i cellen.

Hvad er et G-protein?

G-proteiner, også kendt som GTPaser, repræsenterer en inhomogen gruppe proteiner, der spiller en afgørende rolle i transmission af ekstracellulære signaler til og inden i cellen. Alle G-proteiner er kendetegnet ved, at de kan binde nucleotiderne GTP og BNP.

De kan opdeles i to store grupper af membranbundne heterotrimeriske G-proteiner og såkaldte små monomere G-proteiner. De monomere G-proteiner er placeret i cytosolen i cellerne og fungerer som anden messenger til signaltransduktion i cellen. De membranbundne G-proteiner er sammensat af underenhederne Alfa, Beta og Gamma. I inaktiv tilstand er BNP bundet til alpha-underenheden.

En ekstracellulær stimulus (signal) sætter gang i en proces, hvor BNP erstattes af GTP, og på samme tid finder der en dissociation sted mellem alfa-underenheden og beta-gamma-underenheden. De to beta- og gamma-underenheder forbliver sammen som en aktiv funktionel enhed, selv i de efterfølgende processer som en beta-gamma-underenhed. Udvekslingen af ​​BNP med GTP svarer således til at skifte fra den inaktive “OFF position” til den aktiverede “ON position”.

Funktion, effekt og opgaver

Ligesom dyreceller er menneskelige celler beskyttet af en cellemembran, der ikke let er permeabel for store molekyler eller patogene kim. På den ene side giver cellemembranen beskyttelse for den interne cytosol og cellekernen; på den anden side kan dette være et problem for den nødvendige kommunikation og informationsudveksling mellem celler, inden i en celle og mellem ekstracellulært og intracellulært rum.

Hovedfunktionen af ​​de membranbundne heterotrimere G-proteiner, hvoraf ca. 21 forskellige alfa-underenheder er kendt, består i signaltransduktion fra det ekstracellulære rum til indersiden af ​​cellen. Signaltransduktioner er vigtige for transmission af signaler og oversættelse af visse "instruktioner" til cellulære metaboliske processer. Pointen er at modtage vigtige meddelelser, der føres til cellen udefra via messenger-stoffer, hormoner eller neurotransmittere og at oversætte dem som "arbejdsinstruktioner" for cellen og videresende dem til andre messenger inde i cellen, som sikrer yderligere transport inden for cytosolen .

Transduktionsprocessen spiller også en vigtig rolle i transmission af visse følsomme stimuli som syn, hørelse, smag og lugt. Signaltransduktion er lige så vigtig for funktionen af ​​visse kontrolkredsløb, der styrer kropstemperatur, blodtryk, hjertefunktion og mange andre ubevidste parametre. Enkelt set udgør de heterotrimeriske G-proteiner, der er forankret i cellemembranen, det aktive clearingpunkt for signalstoffer, som overføres i en transformeret form til de små G-proteiner inde i cellen, der fungerer som anden messenger.

De små G-proteiner, hvoraf mere end 100 forskellige former er kendt, udfører en lang række opgaver inden i cellen.For eksempel er de involveret i regulering af genekspression, organisering af cytoskelettet, transport af stoffer mellem kernen og cytoplasmaet samt udveksling af stoffer med lysosomer og celleproliferation.

Uddannelse, forekomst, egenskaber & optimale værdier

Som med alle andre proteiner er de grundlæggende byggesten til G-proteiner de såkaldte proteinogene aminosyrer, hvoraf 23 er kendt til dato. Mens cellemetabolismen er i stand til at syntetisere de fleste af aminosyrerne i sig selv, skal de få aminosyrer, der er beskrevet som essentielle, indtages sammen med mad.

Samlingen af ​​proteinerne foregår enten fra grunden ved at strenge aminosyrer sammen i den genetisk forudbestemte sekvens eller ved at samle eksisterende fragmenter af delvist demonterede, langkædede proteiner. Fragmenterne kan også bestå af peptider eller polypeptider, der ifølge definitionen er sammensat af mindre end 100 aminosyrer. Syntesen af ​​G-proteiner finder sted i hver individuel celle i komplekse processer baseret på gensegmenterne, der tidligere blev kopieret i mRNA, som bestemmer aminosyresekvensen for hvert individuelt protein.

Da G-proteiner i deres mangfoldighed er involveret i praktisk talt alle kontrol- og reguleringsprocesser for hver enkelt celle, og forholdet mellem aktiveret og inaktiveret tilstand er meget dynamisk, er et øjebliksbillede af deres koncentration eller aktivitet i cellerne ikke muligt og ville ikke være meningsfuldt. Om alle G-proteiner i netværket udfører ”normalt” arbejde kan kun vurderes indirekte via sundhedsstatus.

Sygdomme og lidelser

I tilfælde af proteiner, der er den funktionelle eller aktiverende del af et enzym, hormon eller andre funktionelle enheder, er der en risiko for, at en fejl i deres aminosyresekvens får dem til at miste funktion, og enzymet eller hormonet mister en del af dets effektivitet. I de fleste tilfælde af en "proteindefekt" er der en tilsvarende genetisk defekt.

Mutation af et gensegment fører til en forkert beskrivelse af aminosyresekvensen og dermed til en forkert konstruktion af det tilsvarende protein. G-proteinerne er ikke skånet for sådanne genetisk bestemte fejl i planen. G-proteinerne mister imidlertid også deres funktion, hvis fejlen ligger i de G-proteinkoblede receptorer.

I begge tilfælde udløser den reducerede evne til at transducere signaler en bestemt sygdom eller bidrager til dens udvikling. Sygdomme, der er forbundet med nedsat funktion af G-proteiner, er for eksempel pseudohypoparathyreoidisme, akromegali, hyperfunktionelt thyroideadenom, æggestokkers tumorer og et par andre.