【7.1.5】G蛋白(G-proteins)

G蛋白系统需要一种特殊的蛋白质——G蛋白,G蛋白就是鸟苷酸结合蛋白,它在系统中的功能是作为一种中间接受体(acceptor),在受体和效应器之间转导信号。

  • 能结合和水解GTP(Can bind to and hydrolize GTP)
  • 所有的G蛋白都有2个不同的构象,取决于结合GDP还是GTP。结合GTP一般 激活G蛋白

一、分类

已发现两类不同的G蛋白:

  • 一类是异源三聚体G蛋白(heterotrimeric G proteins)
  • 另一类是小G蛋白(SmallG-proteins)

1.1 异源三聚体G蛋白

这一类G蛋白是由α、β和γ三个亚基组成,常见的有:Gs、Gi、Gq、Gt、Golf、Go和味觉素(gustducin)(表7-1)。其中Gs蛋白能刺激腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)的活性,Gi蛋白则抑制腺苷酸环化酶的活性,Gq能激活磷脂酶C(phospholipase C,PLC)的活性,Gt蛋白能够激活一种专门水解cGMP的磷酸二脂酶的活性,Golf蛋白也能够刺激AC的活性。

6种不同的异源三聚体G蛋白 (Six heterotrimeric G proteins)

类型(types) 功能(functions)
Gs 激活腺苷酸环化酶(Activate AC)
Golf 在嗅觉受体细胞内激活腺苷酸环化酶(Activate AC in olfactory receptor cells)
Gi 抑制腺苷酸环化酶(Inhibit AC)
Go 激活钾离子通道,灭活钙离子通道(Activate K+ channel; inactivate Ca2+ channel
Gt 激活cGMP磷酸二酯酶(Activate G-PDE)
Gq 激活磷脂酶C-β(Activate PLC-β)

1.2 小G蛋白

一般只由一条肽链组成,在结构上与三聚体G蛋白的α亚基相似,与细胞信号转导有关的是Ras蛋白。

  1. Ras-生长因子的信号转导(Ras-growth factor signal cascades).
  2. 翻译的起始因子、延伸因子和释放因子-蛋白质生物合成)(initiation, elongation & releasing factors-protein synthesis).
  3. Rab-小泡定向和融合(Rab -vesicle targeting and fusion).
  4. ARF-形成小泡包被(ARF-forming vesicle coatomer coats).
  5. Ran-蛋白质进入或离开细胞核(Ran-transport of proteins into & out of the nucleus).
  6. Rho-肌动蛋白骨架的调节(Rho -regulation of actin cytoskeleton)

二、两种形式

所有的G蛋白都有两种形式:

  • 一种是与GDP结合的无活性形式
  • 另外一种是与GTP结合的活性形式

这两种形式可以相互转变,一方面GTP可以取代GDP,另一方面GTP也可以水解成GDP。因此,G蛋白在细胞内相当于是一种分子开关,可通过它在“开和关”之间的切换来控制细胞内的多项活动。细胞内GTP与GDP的比率一般维持在10:1,这显然有利于GTP取代GDP。

参考资料

  • 南京大学 杨荣武老师 《结构生物学》课件
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