34
Все G-белки прочно связаны с плазматической мембраной,
за исключением трансдуцина (Gt), который вовлечен в процесс
передачи сигнала в фоторецепторных клетках и может переме-
щаться в
цитоплазму. Взаимодействие G-белка с рецептором
осуществляется через α-субъединицу. При отсутствии внешне-
го сигнала G-белок находится в тримерном неактивном состо-
янии, причем в
гуаниннуклеотид- связывающем сайте α-субъ-
единицы располагается ГДФ. В результате присоединения экс-
траклеточного сигнала изменяется конформация рецепторного
белка, что приводит к изменению состояния G-белка: α-субъе-
диница теряет сродство к ГДФ, место которого занимает ГТФ.
В большинстве случаев (но не всегда) активированный G-белок
диссоциирует на α-субъединицу и βγ-димер. Если α-субъеди-
ница связана с ГТФ, то G-белок находится в активном состоя-
нии, но состояние это сравнительно недолговременное, так как
α-субъединица гидролизует ГТФ и G-белок принимает исход-
ную конформацию. Если рецептор продолжает воспринимать
внешний сигнал, то G-белки активируются снова. На рис. 14
представлен цикл
функционирования G-белка, где: 1) исходная
Рис. 14. Цикл функционирования G-белка
35
конформация — G-белок находится в тримерном неактивном
состоянии. В гуаниннуклеотид- связывающем сайте α-субъеди-
ницы располагается ГДФ; 2) связывание лиганда с рецептором;
3) изменение структуры G-белка: α-субъединица теряет срод-
ство к ГДФ и приобретает сродство к ГТФ; 4) α- субъединица
связывает ГТФ, освобождаясь от ГДФ; 5) после связывания
с ГТФ α-субъединица освобождается от комплекса с βγ-диме-
ром и диффундирует по внутренней поверхности цитоплазма-
тической мембраны к эффекторной молекуле; 6) α- субъединица
гидролизует ГТФ до ГДФ и пирофосфата.
ГТФазная активность α-субъединицы зависит от ряда факторов.
1. Активность усиливается при взаимодействии α-субъедини-
цы с эффекторными молекулами, например с аденилатциклазой.
2. Существует большое количество регуляторных белков,
способных модулировать ГТФазную активность α-субъедини-
цы. Эти белки относятся к семейству RGS (regulators of G-protein
signaling).
С эффекторами могут взаимодействовать как α-субъединица
или βγ-димер, так и целый тример, связанный с ГТФ. Эффектор-
ные молекулы, активируемые G-белком, также имеют мембран-
ную локализацию либо привлекаются к мембране в процессе
активации. Взаимодействие G-белков с
эффекторами приводит
к изменению конформации и свой ств последних. Конечный эф-
фект такого взаимодействия — или активирование (Gs-белок),
или ингибирование (Gi-белок) эффекторного белка.
βγ-димеры могут не только опосредовать эффект активации
метаботропных рецепторов, напрямую влияя на фосфолипа-
зу А
2
, ацетилхолин- зависимые К
+
-каналы в сердце, Са
2+
-каналы,
и на некоторые изоформы фосфолипазы С, но и выполняют дру-
гие функции (Крутецкая и соавт., 2003; Комов, Шведова, 2004).
Они обеспечивают локализацию, связывание и деактивацию
α-субъединиц, стабилизируют их инактивированное состояние
путем понижения уровня диссоциации ГДФ от α-субъединицы,
регулируют сродство рецепторов к активирующим их лигандам.
βγ- димеры способны активировать специфические протеинкина-
зы семейства GRK, реализуя тем самым механизм отрицательной
обратной связи (Зинченко и соавт., 2003). Продолжительность эф-
фекта определяется ГТФазной активностью α-субъединицы, и по-
сле гидролиза ГТФ до ГДФ действие субъединиц прекращается,
и происходит реассоциация их в исходное тримерное состояние.
36
3.1.2. Классификация
Гетеротримерные G-белки подразделяют на четыре класса
на основании гомологии первичных последовательностей α-субъ-
единиц: Gs, Gi/o, Gq/11и G12/13 (Moreira, 2014). Класс Gs включает
две изоформы (Gs и Golf), которые передают сигнал посредством
образования вторичных мессенджеров, например цАМФ, а также
тирозинкиназы Src и протеинкиназы А (Neves et al., 2002). Gi/o —
самая большая подгруппа, состоящая из восьми членов, включая
Gi1, Gi2, Gi3, GoA, GoB, Gz и Gt, которые ингибируют активность
аденилатциклазы, что приводит к снижению внутриклеточного
уровня цАМФ (Neer, 1995). Класс Gq/11 включает пять изоформ:
Gq, G11, G14, G15, G16. Наиболее важным эффектором для сигна-
лизации Gq является фосфолипаза Сβ. Одним из последних был
выделен класс G12, состоящий из двух α-субъединиц (G
12
и G
13
), ко-
торые оказывают влияние на несколько сигнальных путей, в том
числе на связывание G-белков с мономерными ГТФазами, митоген-
активируемыми протеинкиназами (MAPK) и нерецепторными ти-
розинкиназами (Juneyaи et al., 2009; Siehler, 2009). Экспрессируют-
ся практически во всех тканях организма. Активация этих белков
влияет на такие клеточные процессы, как рост и пролиферация,
дифференцировка, перегруппировка цитоскелета, клеточная ад-
гезия, миграция и инвазия (Kurose, 2003; Kelly et al., 2007). Мно-
гие эффекты передачи сигналов G
12/13
опосредуются мономерной
ГТФазой Rho, которая активируется через Rho-специфические об-
менные белки GEF (RhoGEFs). Более подробная информация по не-
которым изоформам и выполняемым ими
функциям представлена
в табл. 1 (Moreira, 2014; Duc et al., 2017).
Достарыңызбен бөлісу: