Pod imenom G proteina je nehomogena skupina proteina koja može vezati nukleotide guanozin difosfat (BDP) i gvanozin trifosfat (GTP).
Oni igraju presudnu ulogu u prenošenju i „prevođenju“ izvanstaničnih signala u stanicu i unutar nje. Heterotrimerni G proteini utemeljeni na membrani su posrednik između vanćelijskog i unutarćelijskog prostora i takozvani mali G proteini koji su smješteni u citosolu stanica osiguravaju prijenos signala unutar stanice.
Što je G protein?
G proteini, također poznati kao GTPaze, predstavljaju nehomogenu skupinu proteina koja igra presudnu ulogu u prijenosu vanćelijskih signala u stanicu i unutar nje. Sve G proteine karakterizira činjenica da mogu vezati nukleotide GTP i BDP.
Oni se mogu podijeliti u dvije velike skupine membranski vezanih heterotrimeričkih G proteina i takozvane male monomerne G proteine. Monomerni G proteini smješteni su u citosolu stanica i djeluju kao drugi glasnici za prijenos signala unutar stanice. Membranski vezani G proteini sastavljeni su od podjedinica Alfa, Beta i Gamma. U neaktivnom stanju, BDP je vezan za alfa podjedinicu.
Izvanstanični poticaj (signal) pokreće proces u kojem BDP zamjenjuje GTP i istodobno se događa disocijacija između alfa podjedinice i beta-gama podjedinice. Dvije beta i gama podjedinice ostaju zajedno kao aktivna funkcionalna cjelina čak iu kasnijim procesima kao beta-gama podjedinica. Razmjena BDP-a GTP-om tako odgovara prelasku s neaktivnog "OFF" položaja u aktivirano "ON".
Funkcija, efekt i zadaće
Kao i životinjske stanice, ljudske stanice su zaštićene staničnom membranom koja nije lako propusna za velike molekule ili patogene mikrobe. S jedne strane, stanična membrana pruža zaštitu unutarnjem citosolu i staničnoj jezgri, s druge strane, to može predstavljati problem potrebne komunikacije i razmjene informacija između stanica, unutar stanice i između izvanćelijskog i unutarćelijskog prostora.
Glavna funkcija membranom povezanih heterotrimernih G-proteina, od kojih je poznato oko 21 različite alfa podjedinice, sastoji se u transdukciji signala iz vanćelijskog prostora u unutrašnjost stanice. Transdukcije signala su neophodne za prijenos signala i prevođenje određenih "uputa" u stanične metaboličke procese. Poanta je primiti važne poruke koje se u stanicu donose izvana putem glasničkih tvari, hormona ili neurotransmitera i prevesti ih kao "radne upute" za stanicu te ih proslijediti drugim glasnicima unutar stanice koji osiguravaju daljnji transport unutar citosola ,
Proces pretvorbe također igra važnu ulogu u prijenosu određenih osjetljivih podražaja poput vida, sluha, okusa i mirisa. Transdukcija signala jednako je važna za funkcioniranje određenih kontrolnih petlji koje kontroliraju tjelesnu temperaturu, krvni tlak, rad srca i mnoge druge nesvjesne parametre. Jednostavno rečeno, heterotrimerni G-proteini usidreni u staničnoj membrani utječu na aktivnu točku čišćenja signalnih tvari, koje se u transformiranom obliku prenose u male G-proteine unutar stanice, koji djeluju kao drugi glasnici.
Mali G proteini, od kojih je poznato više od 100 različitih oblika, obavljaju širok raspon zadataka u stanici.Primjerice, uključeni su u regulaciju ekspresije gena, organizaciju citoskeleta, transport tvari između jezgre i citoplazme, kao i razmjenu tvari s lizosomima i staničnu proliferaciju.
Obrazovanje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti
Kao i kod svih ostalih proteina, osnovni građevni blokovi G proteina su takozvane proteinogene aminokiseline, od kojih je do danas poznato 23. Iako je stanični metabolizam sposoban sam sintetizirati većinu aminokiselina, nekoliko aminokiselina opisanih kao esencijalnih moraju se unositi s hranom.
Sastavljanje proteina se odvija bilo iz temelja spajanjem aminokiselina u genetski određenoj sekvenci ili okupljanjem postojećih fragmenata djelomično rastavljenih, dugolančanih proteina. Fragmenti se mogu također sastojati od peptida ili polipeptida koji se, prema definiciji, sastoje od manje od 100 aminokiselina. Sinteza G proteina odvija se u svakoj pojedinoj stanici u složenim procesima temeljenim na genskim segmentima prethodno kopiranim u mRNA, koji određuju aminokiselinski slijed svakog pojedinog proteina.
Budući da su G proteini u svojoj raznolikosti uključeni u gotovo sve procese kontrole i regulacije svake pojedine stanice, a odnos između aktiviranog i inaktiviranog stanja vrlo je dinamičan, snimak njihove koncentracije ili aktivnosti u stanicama nije moguć i ne bi imao smisla. Da li svi G proteini u mreži obavljaju "normalan" rad, može se samo indirektno procijeniti putem zdravstvenog stanja.
Bolesti i poremećaji
U slučaju proteina koji su funkcionalni ili aktivirajući dio enzima, hormona ili drugih funkcionalnih jedinica, postoji rizik da će greška u njihovom nizu aminokiselina izgubiti funkciju, a enzim ili hormon izgubiti dio svoje učinkovitosti. U većini slučajeva "defekta proteina" postoji pripadajući genetski nedostatak.
Mutacija genskog segmenta vodi do pogrešne specifikacije slijeda aminokiselina, a time i do pogrešne konstrukcije odgovarajućeg proteina. G proteini nisu pošteđeni od genetski utvrđenih pogrešaka u nacrtu. Međutim, G proteini također gube svoju funkciju ako je kriva u receptorima vezanim za G proteina.
U oba slučaja, smanjena sposobnost prenošenja signala pokreće određenu bolest ili doprinosi njenom razvoju. Bolesti povezane s oštećenom funkcijom G proteina su, na primjer, pseudohipoparatireoidizam, akromegalija, hiperfunkcionalni adenom štitnjače, tumori jajnika i nekoliko drugih.
