تفعيل وتعطيل البروتينات G

بروتينات G غير المتجانسة هي بروتينات مرتبطة بالنيوكليوتيدات. كما يوحي الاسم، تتكون بروتينات G غير المتجانسة من ثلاث وحدات فرعية: ألفا وبيتا وغاما. تظل مرتبطة بـ GDP أو مرتبطة بـ GTP داخل الخلايا وتتحول بين الحالات غير النشطة و النشطة. تمتلك الوحدة الفرعية Gα جيب ربط النوكليوتيدات الذي يربط نيوكليوتيدات الجوانين والتبديل بين GDP أو الحالات المرتبطة بـ GTP. على النقيض من ذلك، فإن الوحدات الفرعية Gꞵ وGγ ترتبط دائمًا معًا بدرجة عالية من التقارب ويشار إليها معًا باسم الوحدات الفرعية Gꞵγ.

تنظم بروتينات G غير المتجانسة الإشارة في اتجاه مجرى المستقبلات المقترنة بالبروتين G وتظل مثبتة على الغشاء عن طريق تعديلات الدهون. يقوم Myristoylation أو palmitoylation عند الطرف N للوحدة الفرعية Gα، والتخليق المسبق عند الطرف C للوحدة الفرعية Gγ بتثبيت هذه الوحدات الفرعية على الغشاء وتثبيت المركب ثلاثي القسيمات غير المتجانسة.

عند ربط الروابط، تربط GPCRs الوحدة الفرعية Gα من بروتينات G ذات ثلاثي ثلاثي الأقطاب بألفة عالية. يؤدي تفاعل بروتين المستقبل-G إلى فتح موقع ربط النيوكليوتيدات للوحدة الفرعية Gα، مما يؤدي إلى إطلاق GDP. تعمل GPCRs كعوامل تبادل نيوكليوتيدات الجوانين (GEFs) التي تسهل ربط Gα-GTP.

تخضع الوحدة الفرعية GTP-Gα المنشطة لتغيير تكويني وتنفصل عن المستقبل والوحدة الفرعية Gꞵγ. تشارك الآن الوحدات الفرعية GTP-Gα وGꞵγ بشكل فردي في مسارات نقل الإشارة وتنشط المؤثرات مثل ادينيل سيكلاز (AC) وفوسفوليباز سي بيتا (PLCꞵ) وقنوات الأيونات الخاصة بـNa^+ و+K وCa^2+، مما يؤدي إلى إنتاج رسل ثانية مختلفة.

يشفر الجينوم البشري 21 وحدة فرعية مختلفة من Gα والتي يمكن تصنيفها إلى عائلات فرعية مثل Gαs وGαi وGαq وGtα وGolf وG12α وG13α. تؤدي كل وحدة من وحدات Gα الفرعية وظيفة محددة عند ربط المستجيب الخاص بها. على سبيل المثال، يؤدي ارتباط Gαs بـ ادينيل سيكلاز adenylyl cyclase إلى تنشيطه لإنتاج cAMP، وهو رسول ثانٍ مهم. ينظم cAMP تقلص العضلات واستقلاب الدهون أو السكريات. في المقابل، فإن ارتباط Gαi يمنع نشاط محلقة الأدينيل وتوليف cAMP.

تقوم الفصائل الفرعية الأخرى من الوحدات الفرعية Gα بتنفيذ عمليات خلوية أخرى مختلفة. تقوم عائلة Gαq بتنشيط PLCꞵ، الذي ينتج رسلًا ثانيًا مثل إينوزيتول ثلاثي الفوسفات (IP3) وثنائي الجلسرين (DAG). يؤثر كل من IP3 وDAG على المسارات الخلوية المختلفة، بما في ذلك النمو والتمايز. ترتبط عائلة ترانسدوسين Transducin أو Gtα بالرودوبسين لنقل المعلومات من المحفزات البصرية عن طريق تنشيط إنزيمات فوسفوديستراز معينة، والتي تحلل cGMP إلى GMP. الجولف هو البديل لعائلة Gαs ويستخدم في مسارات إشارات الرائحة. تشارك عائلة البروتينات G12α وG13α في تنظيم الهيكل الخلوي.

تتمتع الوحدات الفرعية Gα بنشاط GTPase جوهري، كما أن ربط GTP-Gα بالمستجيب يعزز معدل التحلل المائي GTP. وبالتالي فإن شكل GTP-Gα المنشط يكون قصير العمر ويتم تحلله مائيًا إلى GDP-Gα خلال دقائق، ويعود مرة أخرى إلى الحالة غير النشطة. تساعد آلية التغذية المرتدة هذه على تجنب الإفراط في تحفيز الخلايا استجابة للإشارة. يتم تنظيم بروتينات G أيضًا بواسطة عائلة أخرى من GAP، وهي منظمات إشارات البروتين G. يقوم الجينوم البشري بتشفير 25 بروتين RGS، يتفاعل كل منها مع مجموعة معينة من وحدات Gα الفرعية، ويساعد في إيقاف الاستجابات الخلوية التي يتوسطها بروتين G.