G-PROTEINY
John R. Helper & Alfred G.
Gilman
Zuzana Kauerová
2005/2006
OBSAH
1. Buněčná signalizace
2. G proteiny
2.1 Struktura a vlastnosti
2.2 Cholera toxin a pertussis toxin
2.3 Ukotvení v membráně
2.4 Typy G proteinových jednotek
4. Modelové příklady
4.1 Transducin
4.2 Fosfatidylinositolová dráha
5. Buněčné odpovědi
6. Závěr
1. Buněčná signalizace
 Schopnost přijímat a zpracovávat vnější signály
vlastní všem buňkám
 Přenos signálu:
 Primární messengery = hormony,
neurotransmitery, růstové faktory => vazba na
specifické receptory na povrchu buňky
 Výsledkem aktivace efektorového proteinu =>
mobilizace sekundárních messengerů =>
iniciace příslušné akce uvnitř buňky
2. G proteiny
 Ve všech eukaryotních
buňkách
 Heterotrimerní GTPvazebné a hydrolyzující
proteiny
 Nezbytné pro interakci
povrchových receptorů s
efektorovými proteiny na
plazmatické membráně
 Nesou transdukující informaci
2.1 Struktura a vlastnosti
Heterotrimery, tři rozdílné podjednotky:
a – 39 – 46 kDA, určuje typ oligomeru
b – 37 kDa
g – 8 kDa
bg komplex těsně vázán k sobě, funguje
jako jednotka
a podjednotka – vysoká afinita ke guanin
nukleotidům – GDP/GTP
Vazba GDP na a podjednotku =>
neaktivní forma, bg komplex těsně
navázán
Vazba GTP na a podjednotku => aktivní
forma, bg komplex oddisociuje => a
podjednotka slouží jako efektorový
protein
 Podobná funkce jako GTP = AlF4- společně s
Mg2+, interagují s a podjednotkou => aktivace
Ukončení procesu odštěpením
terminálního fosfátu v GTP => přeměna
na GDP => inaktivace, vznik heterotrimeru
abg
2.2 Cholera toxin a pertussis
toxin
 Některé a podjednotky mají specifické AMK
zbytky, které mohou být kovalentně modifikovány
bakteriálními toxiny
 Cholera toxin – katalyzuje transfer ADP-ribózy
NAD na specifický Arg zbytek
 Pertussis toxin – katalyzuje transfer ADP ribózy
NAD na specifický Cys zbytek na C-terminálním
konci
 Následkem = zabránění aktivace G proteinů
zprostředkované receptory
2.3 Ukotvení v membráně
G proteiny
ukotveny v
plazmatické
membráně
prostřednictvím
konce g
podjednotky =>
myristoylové
nebo palmitové
zbytky
2.4 Typy G proteinových
podjednotek
3. Modelové příklady
GS proteiny – interakce s hormonálními a
čichovými receptory => stimulace adenylát
cyklázy => urychlení syntézy cAMP
GOLF slouží ke spojení čichových receptorů
se specifickou formou adenylát cyklázy
Gsa reguluje nejméně dva iontové kanály
stimulací napěťově řízených Ca2+kanálů v
kosterních svalech a inhibicí Na+ kanálů v
srdci
3.1 Transducin
Nejvýznamnější
model
Lokalizace ve
fotoreceptorech na
retinálních
tyčinkách
Základní funkce
= vidění
Po dopadu fotonů
o vhodné vlnové
délce na
rhodopsin =>
aktivace
transducinu =
Gt1 => stimulace
cGMP
fosfodiesterázy
Cytoplazmatická
koncentrace
cGMP snížena
Princip:
Fotony => retinal mění konfiguraci z cis na
trans => aktivace rhodopsinu => transducin
Gt fosforylován => další postup stejně jako u
ostatních G proteinů
3.2 Fosfatidylinositolová dráha
PIP2 v poloze 4 a
5 fosforylován
Součást membrán
všech buněk
Funkce
prekurzoru
druhých poslů
Vzniká z PI
 PIP2 může podléhat hydrolýze fosfolipázy C (typ
b1)=> vzniká 1,4,5-PIP3 a diacylglycerol =
signální funkce, druzí poslové
 Spřažen s G proteiny typu Q = Gq (izolovány z
mozku skotu, krysích jater a erytrocytů krocanů)
4. Buněčné odpovědi
 Odpovědi G proteinu v některých orgánech
podmiňovány interakcí efektorového proteinu s
komplexem bg
 Různé izoformy adenylát cyklázy (AC), např.:
 Typ I AC inhibován přímo bg komplexem
 Typ II a IV aktivován bg komplexem za
přítomnosti Gsa
 Regulátorem odpovědi nikoliv pouze a
podjednotka, ale i komplex bg podjednotek
 Fáze výzkumu
5. Závěr
 Heterotrimerní GTP-vazebné a
hydrolyzující proteiny
 Tři podjednotky: a a bg vázané do
komplexu
 Funkce v celém organizmu – buněčná
signalizace aktivací efektorového
proteinu a zprostředkování buněčné
odpovědi
 Nejvýznamnější modely
fosfatidylinositolové dráhy a
transducinu v očních tyčinkách
Děkuji Vám za pozornost
http://www.conet.cz/venilie