Nazwa białek G wynika z ich zdolności wiązania się z nukleotydami guaninowymi.

• 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.

Hormony (z gr.zachęcać, dawać impuls) są to substancje syntetyzowane przez specyficzne tkanki (gruczoły), są one widzielane wprost do krwi, która przenosi je do miejsca ich działania, zmieniają one w sposób specyficzny fukcję wrażliwych na dany hormon komórek docelowych (posiadających odpowiednie receptory). Hormony rozpuszczalne w lipidach, takie jak steroidy, penetrują lipofilne błony komórek i łączą się ze swoistymi wewnątrzkomórkowymi receptorami po czym sygnał przenoszony jest do jądra. Natomiast hormony białkowe wiążą się z receptorami na zewnątrzkomórkowej stronie błony komórek doelowych. Interakcja hormon-receptor aktywuje swoiste enzymy, co prowadzi do wewnątrzkomórkowego wytrwarzania wtórnych przekaźników. Przykładem są białka G.

Budowa białek GTP

• Białko GTP - 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.

• Są heterotrimerami składającymi się z trzech podjednostek:

→ α - połączona z GDP, której odcinek N-końcowy odpowiada za interakcję z dwiema pozostałymi podjednostkami. To również enzym hydrolizujący GTP do GDP i Pi. Posiada również zdolność oddysocjowania i wiązania się z powrotem do β-γ

→ β i γ tworzą stały kompleks, zakotwiczają białko w błonie, współdziałają w wiązaniu receptora. N-koniec β posiada 39 reszt aminokwasów odpowiadających za połączenie z podjednostką γ.

Są one produktami oddzielnych genów.

Dimer βγ połączony jest trwale, natomiast

podjednostka alfa może oddysocjowywać

Typy białek G i ich rola

• Gs

- Najwcześniej wykryte

- Aktywuje cyklazę adenylanową

-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.

• Podtyp G₅₂ bierze udział w transmisji sygnałów węchowych

• Reguluje także kanały wapniowe i potasowe w mięśniu sercowym i szkieletowym oraz hamuje aktywność Ca²⁺ i Mg²⁺ - ATP-azy w komórkach wątroby

• Gi

-hamuje aktywność cyklazy adenylanowej -stymuluje fosfolipazę A2 -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.

-Regulacja kanałów jonowych m.in. sodowych i chlorkowych w nerkach i potasowych mięśniu sercowym

• G₀

-występuje obficie z mózgu, stanowi 1% białek błonowych

-hamuje fosfolipazę C

- Blokuje kanały wapniowe w neuronach pod wpływem acetylocholiny i somatostatyny

• G_t

-zwane też transducyną , występuje jedynie w siatkówce oka w formie związanej z rodopsyną

- Po odbiorze sygnału świetlnego aktywuje fosfodiesterazę cGMP, daje to obniżenie stężenia cGMP, co powoduje zamknięcie kanału sodowego i hiperpolaryzację błony

Funkcje

• Są przekaźnikami sygnałów, powstających w wyniku działania bodźców zewnątrzkomórkowych (m.in. wskutek działania większości hormonów czy też czynników fizycznych, takich jak np. światło, albo mediatorów nerwowych), do białek efektorowych, tj. m.in. do białek regulujących funkcje kanałów jonowych oraz do enzymów katalizujących powstawanie lub rozpad enzymów przekazujących sygnały (tzn. cyklazy adenylowej, fosfolipaz, fosfodiesterazy cyklicznego GMP - guanozynomonofosforanu), zmieniając przy tym ich aktywność biologiczną.

• Biorą udział w przekaźnictwie hormonalnym, mogą pobudzać lub hamować.

Receptory działające za pośrednictwem białek G należą do jednej rodziny - R7G. Przy końcu anionowym receptora zawarte są oligosacharydy przyłączone do końca N i jest usytuowany po zewnętrznej stronie. Region przy końcu karboksylowym, zawierającym odwracalnie fosforylowane reszty serynowe i treoninowe, umieszczony jest po stronie cytozolowej. Jest to tzw. Motyw siedmiu helis.

Zasada Działania

1. W stanie spoczynkowym białko G związane jest przez nukleotyd GDP i nie ma kontaktu z receptorem.

2. Kiedy hormon lub inny pierwotny przekaźnik informacji wiąże się z receptorem, ten powoduje wymianę GDP w białku G na GTP, który aktywuje białko G.

3. Białko G dysocjuje po czym podjednostka alfa związana z GTP dyfunduje wzdłuż błony i wiąże się z efektorem, aktywując go. Przełącznik zostaje włączony.

4. Następnie podjednostka alfa przekształca GTP w GDP, inaktywując się w ten sposób. Po czym podjednostka alfa łączy się ponownie z kompleksem beta-gamma.

Substancje działające za pośrednictwem białek G

• Hormony

• Neurotransmitery

• Neuromodulatory

• Cytokiny

• Prostaglandyny

• Bodźce czuciowe

Przykładowe procesy patologiczne wywołane zaburzeniami w działaniu białek G

• Cholera -hamuje aktywność GTP-azy, zapobiega ponownemu łączeniu się podjednostki alfa z dimerem, co skutkuje stałą aktywacją białka G i pobudzeniem efektora

• Krztusiec– odłącza białko Gi od receptora, hamuje aktywność GTP-azy, redukuje przenoszenie sygnału i przyczynia się do wzrostu syntezy cAMP

• Nowotwory

• Rzekoma niedoczynność przytarczyc