6.7 : GTPases and their Regulation

Białka wiążące nukleotydy guaniny (białka G), znane również jako GTPazy, to nadrodzina białek, które regulują wiele procesów komórkowych, takich jak sygnalizacja komórkowa, transport pęcherzykowy oraz regulacja kształtu i ruchliwości komórek. Mutacja lub dysfunkcja tych białek może prowadzić do choroby. Znanych jest około 40 000 białek G, które można ogólnie podzielić na dwie grupy – małe białka G składające się z pojedynczej domeny i duże wielodomenowe białka G.

Duże białka G, znane również jako heterotrimeryczne białka G, składają się z trzech podjednostek - α, β i γ. Podjednostka α ma konserwatywną domenę, która oddziałuje z receptorami sprzężonymi z białkiem G, pośrednicząc w sygnalizacji transbłonowej

Małe białka G są pojedynczą podjednostką i sygnałem w całej komórce na różnych szlakach. Są one podzielone na pięć podrodzin w oparciu o sekwencję i funkcję �u2012 Ras, Rho, Rab, Ran i Arf. Mutacje w podrodzinie Ras prowadzą do powstawania guzów nowotworowych w płucach, okrężnicy i trzustce. Podrodzina Rho reguluje reorganizację aktyny i dynamikę cytoszkieletu mikrotubul. Podrodzina Rab, największa mała rodzina białek G, reguluje transport pęcherzyków i transport błonowy w szlakach wydzielniczych i endocytarnych. Podrodzina Ran reguluje nukleocytoplazmatyczny transport RNA i białek przez pory jądrowe oraz montaż i funkcję wrzeciona mitotycznego. Podrodzina Arf bierze udział w transporcie pęcherzyków i transporcie błonowym.

Białka G są regulowane przez wiązanie GTP/GDP i mają wewnętrzną aktywność GTPazy, co oznacza, że mogą hydrolizować GTP do GDP. Kiedy GTP jest związane, białko G jest w stanie "ON", co oznacza, że białko będzie promować kaskady sygnałowe w komórce. Kiedy PKB jest związany, znajduje się w stanie "OFF", powodując zatrzymanie sygnalizacji. Regulacja aktywacji białka G jest dodatkowo regulowana przez czynniki wymiany nukleotydów guaniny (GEF), które pomagają w dysocjacji PKB, oraz białka aktywujące GTPazę (GAP), które stymulują hydrolizę GTP. Dodatkowo, inhibitory dysocjacji guaniny (GDI) mogą wiązać się z małymi GTPazami i regulować ich lokalizację w błonie lub cytoplazmie.