DSC00719

Białka G i ich rola w systemie transdukcji trójskładnikowej

W systemie transdukcji trójskładnikowej cząsteczką receptora oraz efektora (enzym, kanał jonowy) występują niezależnie od siebie i przesuwają sic swobodnie w płaszczyźnie błony komórkowej i jako takie nie oddziałują na siebie. Ich czynnościowe powiązanie jest możliwe dzięki obecności w plazmolemie specjalnych białek odpowiedzialnych za przekazywanie sygnału od związanego z ligandem receptora do efektorowego enzymu. Białka te należą do rodziny białek mających zdolność do wiązania oraz hydrolizowania GTP i nazwano je białkami G. (Białka te nazywa się również białkami N. białkami sprzęgającymi albo białkami regulatorowymi). Obecnie wyróżnia się cztery większe podrodziny omawianych białek (Gs, G„ G_q i G12). W skład każdego białka G wchodzą trzy odmienne podjednostki. które nazwano pierwszymi literami greckiego alfabetu. Najbardziej heterogenną jest podjednostka a, która w zależności od rodzaju białka G ma inną masę (44,2-45,7 kD). W jej obrębie znajduje się jedno miejsce wiążące GTP lub GDP i w określonych warunkach hydrolizuje ona związany GTP do GDP i Pi. Podjednostki a różnych białek G różnią się między sobą nie tylko masami ale także odmiennymi reakcjami z toksyną cholety i krztuśca. Pierwsza z toksyn może powodować zniesienie aktywności GTPazowej podjednostki a poprzez ADP-tybozylację reszty argininowej związanej z centrum aktywnym enzymu. Dotyczy to wyłącznie białek G odpowiedzialnych za aktywację cykłazy adenylanowej, które nazwano białkami G, (podjednostkę a białek G> określa się jako a,). Odmienną grupę białek stanowi rodzina białek Gs, które nie reagują z toksyną cholery, a jedynie z toksyną krztuśca. W tym przypadku dochodzi do przeniesienia ADP-rybozy z NAD na resztę cysteinową podjednostki a tych białek (zwaną Oj), co pociąga za sobą zniesienie jej zdolności do hydrolizy GTP. Znane są jeszcze inne białka sprzęgające G_q i G12 zaliczane do białek G, których podjednostki a nie reagują z wymienionymi wyżej toksyoami.

W skład cząsteczek białek G obok podjednostki a wchodzą jeszcze dwie inne podjednostki piyo masach odpowiednio 35 i 5 kD, które są ściśle ze sobą związane i nie występują osobno. W przeciwieństwie do podjednostki a ich budowa nie zależy od rodzaju białka G. Wykazano, że podjednostka f) ma miejsce wiążące jon magnezowy i że jego przyłączenie ma wpływ na właściwości całego kompleksu afty. Przeniesienie informacji ptzez białko G z receptora aktywowanego ligandem na specyficzny efektor wiąże się ściśle z cyklicznymi przemianami białka G, zachodzącymi w stanie podstawowym komórki (komórka niestymulowana). Zostały one najlepiej poznane w przypadku białka G> (rys. 28.7). W jego cyklicznych przemianach można wyróżnić następujące ważniejsze reakcje:

—przyłączenie GTP do podjednostki a, białka Gs,

—    związanie się Mg²* z podjednostka p,

—dysocjacja białka Gs na kompleks ots-GTP oraz dimer py (kompleks 0.-GTP ma zdolność do aktywacji cyklazy adenylanowej),

—hydroliza GTP związanego z cts na GDP i Pi oraz powstanie kompleksu ct-GDP (kompleks <VGDP nie jest zdolny do aktywowania cyklazy adenylanowej),

—    połączenie się a»-GDP z dimerem py,

—    oddysocjowanie GDP od heterotrimeru Ospy.

Przyłączenie GTP do podjednostki cu jest procesem zachodzącym wolno i wyraźnie zależnym od jonów magnezu (wpływają na kinetykę reakcji). Powstały kompleks cu-GTP ma małe powinowactwo dopodjednostek Py i odłącza sięod nich. Mato istotne znaczenie biologiczne, ponieważ <VGTP powoduje aktywację cyklazy adenylanowej. Dzięki właściwościom GTPazowym podjednostki a. dochodzi do odłączeitia reszty fosforanowej od związanego z nią GTP. Po-