Białka G

Białka G to wyspecjalizowane białka pełniące rolę molekularnych przełączników w komórce, które przekazują sygnały z receptorów na powierzchni komórki do jej wnętrza. Odgrywają niezwykle ważną rolę w przekaźnictwie hormonalnym, neuroprzekaźnictwie i regulacji wielu procesów biologicznych. Dlatego też, choć mało znane, warto omówić nieco bliżej.

Czym są białka G?

Białko G to grupa białek adaptorowych aktywowanych przez receptory metabotropowe. Ich nazwa pochodzi od zdolności wiązania nukleotydów guaninowych: GTP (aktywny stan) i GDP (nieaktywny stan). Innymi słowy, nazwa białka G pochodzi od tego, że wiążą się z nim nukleotydy guanylowe GDP i GTP. Białko G w stanie nieaktywnym jest heterotrimerem zbudowanym z podjednostek α, β i γ. Podjednostka α jest GTPazą i w stanie nieaktywnym związany jest z nią nukleotyd GDP. Podjednostki α i γ są zakotwiczone w błonie komórkowej poprzez kowalencyjnie związane z nimi kwasy tłuszczowe.

Udowodniono, że białka G występować mogą w wielu izoformach. Współcześnie poznano 20 podjednostek α, 6 podjednostek β i 12 podjednostek γ. Poznano również strukturę krystalograficzną niektórych białek G lub ich podjednostek. Wydaje się, że największe znaczenie dla specyficzności przekazu sygnału ma rodzaj podjednostki α. Ma ona wpływ zarówno na typ receptora z którym wiąże się dane białko G jak i na rodzaj białka enzymatycznego odbierającego i przekazującego dalej sygnał.

Czynność biologiczna białka G może być zaprezentowana w kilku następujących krokach:

• aktywacja receptora (np. przez hormon lub neuroprzekaźnik);
• receptor aktywuje białko G, które wymienia GDP na GTP;
• podjednostka α oddziela się od βγ i aktywuje enzymy lub kanały jonowe;
• po zakończeniu sygnału GTP ulega hydrolizie do GDP, a podjednostki łączą się ponownie.

Ciekawostką jest, że mutacje w genach kodujących białka G mogą prowadzić do chorób, np. nowotworów, zaburzeń hormonalnych czy chorób neurologicznych.

Białka G – rodzaje i funkcje

Wymieniamy następujące rodzaje białek G:

• Gαs – typ receptora: β adrenergiczny, pierwotne cząsteczki sygnałowe: adrenalina i noradrenalina, hormony tarczycy, glukagon, substancje zapachowe. Efekt biologiczny: stymulacja cyklazy adenylanowej, wzrost poziomu cAMP;
• Gαi – typ receptora: α2 adrenergiczny, pierwotne cząsteczki sygnałowe: acetylocholina, aminy α adrenergiczne, neuroprzekaźniki. Efekt biologiczny: inhibicja cyklazy adenylanowej;
• Gαt – typ receptora: rodopsyna, pierwotne cząsteczki sygnałowe: foton. Efekt biologiczny: stymulacja fosfodiesterazy cGMP;
• Gαq – typ receptora: α1 adrenergiczny, pierwotne cząsteczki sygnałowe: acetylocholina, aminy α adrenergiczne, neuroprzekaźniki. Efekt biologiczny: aktywacja fosfolipazy C, wzrost
  poziomu IP3 i wewnątrzkomórkowego stężenia jonów wapniowych;
• Gα12 – pierwotne cząsteczki sygnałowe: trombina, peptydy chemotaktyczne, interleukiny. Efekt biologiczny: regulacja wzrostu komórki, rozwój embrionalny, aktywacja wymiany jonów sodowych i wodorowych, aktywacja fosfolipazy D, apoptoza.

Podsumowując, można powiedzieć, że białka G:

• przekazują sygnały hormonalne (np. adrenalina, serotonina);
• regulują cyklazę adenylanową – która z kolei wpływa na poziom cAMP w komórce;
• kontrolują kanały jonowe – co wpływa na pobudliwość komórek nerwowych;
• regulują wzrost i podział komórek.

Podstawowy podział dzieli te związki na białka G hamujące oraz białka G pobudzające.

Bibliografia

1. Mazerski J., Przekazywanie sygnałów.
2. Lewandowicz A., Kowalski M., Pawliczak R., Białka regulujące przekazywanie sygnału przez białka G (białka RGS) i ich znaczenie w regulacji odpowiedzi immunologicznej, Postepy Hig Med Dosw. (online), 2004; 58: 312-320.