6.7 : GTPases and their Regulation

鸟嘌呤核苷酸结合蛋白 （G 蛋白），也称为 GTP 酶，是调节许多细胞过程的蛋白质超家族，例如细胞信号传导、囊泡运输以及细胞形状和运动的调节。这些蛋白质的突变或功能障碍可导致疾病。大约有 40,000 种已知的 G 蛋白可以大致分为两组——由单结构域组成的小 G 蛋白和由多结构域组成的大 G 蛋白。

大 G 蛋白，也称为异源三聚体 G 蛋白，由三个亚基组成——α、β 和 γ。α 亚基具有一个保守结构域，可与 G 蛋白偶联受体相互作用以介导跨膜信号转导

小 G 蛋白是单个亚基，通过各种途径在整个细胞中发出信号。它们根据序列和功能分为五个亚家族——Ras、Rho、Rab、Ran 和 Arf。Ras 亚家族的突变导致肺、结肠和胰腺癌性肿瘤的形成。Rho 亚家族调节肌动蛋白重组和微管细胞骨架动力学。Rab 亚家族是最大的小 G 蛋白家族，调节分泌和内吞途径中的囊泡转运和膜运输。Ran 亚家族通过核孔和有丝分裂纺锤体组装和功能调节 RNA 和蛋白质的核质转运。Arf 亚家族参与囊泡运输和膜运输。

G 蛋白受 GTP/GDP 结合调节，具有内在的 GTP 酶活性，这意味着它们可以将 GTP 水解为 GDP。当 GTP 结合时，G 蛋白处于 "ON" 状态，即该蛋白将在细胞中促进信号级联反应。当 GDP 结合时，它处于 "OFF" 状态， 导致信号停止。G-蛋白活化的调节由有助于 GDP 解离的鸟嘌呤核苷酸交换因子 （GEF） 和刺激 GTP 水解的 GTP 酶激活蛋白 （GAP） 进一步调节。此外，鸟嘌呤解离抑制剂 （GDI） 可以与小 GTP 酶结合并调节它们在膜或细胞质中的位置。