G-белки (ГТФ-связывающие белки) — универсальные посредники при передаче сигналов от рецепторов к ферментам клеточной мембраны, катализирующим образование вторичных посредников гормонального сигнала. G-белки — олигомеры, состоящие из α, β и γ-субъединиц. Состав димеров βγ незначительно различаются в разных тканях, но в пределах одной клетки все G-белки, как правило, имеют одинаковый комплект βγ-субъединиц. Поэтому G-белки принято различать по их α-субъединицам. Выявлено 16 генов, кодирующих различные α-субъединицы G-белков. Некоторые из генов имеют более одного белка, вследствие альтернативного сплайсинга РНК.
Каждая а-субъединица в составе G-белка имеет специфические центры:
связывания ГТФ или ГДФ;
взаимодействия с рецептором;
связывания с βγ-субъединицами;
фосфорилирования под действием протеинкиназы С;
взаимодействия с ферментом аденилатциклазой или фосфолипазой С.
В структуре G-белков отсутствуют α-спиральные, пронизывающие мембрану домены. G-белки относят к группе «заякоренных» белков.
Классификация по чувствительности к токеинам
1. ХТ (холерный токсин) приводит к постоянной активации аденилатциклазы (подавляя ГТФ-азную активность Аs-субъединицы)
2. КТ (коклюшный токсин) тоже вызывает АDР-рибозилирование α-субъединицы. Однако в этом случае модификация G-белка препятствует его взаимодействию с рецепторами, поэтому при активации рецептора А не ингибируется.
По чувствительности к холерному и коклюшному токсинам G-белки можно разбить на четыре группы: чувствительные только к холерному токсину (Gs), только к коклюшному (Gi и Go), субстраты обеих токсинов (Gt) и G-белки, α-субъединицы которых не чувствительны ни к одному из токсинов.
Сопряжение с эффекторными системами
ГТФ-связываюшие белки управляют несколькими мембранными ферментами и рядом ионных каналов.
Вероятно с G-белками взаимодействует цитоскелет, благодаря чему гормоны регулируют секрецию и эндоцитоз. Из мембранных и внутриклеточных мишеней G-белков лучше всего изучены аденилатциклаза и фосфодиэстераза ГМФ сетчатки глаза, активируемые, соответственно, Gzx и трансдуцином. Эти два фермента принципиально отличаются друг от друга по структуре и механизму их регуляции G-белками.
В отношении активации других G-белок зависимых систем ясности нет. G — белки опосредуют не только активирующее, но и ингибирующее действие агонистов на внутриклеточные эффекторные системы. G-белок зависимое ингибирование показано для аденилатциклазы, потенциалправляемых кальциевых каналов, фосфолипазы С, Nа/К-АТФазы.
Исходя из данных, можно предположить, что существует два механизма G-белок зависимого ингибирования аденилатциклазы. Один из них обусловлен действием βγ-субъединиц и, видимо, одинаков для всех G-белков, т.к βγ-субъединицы у них сходные. Второй механизм заключается в специфическом ингибировании аденилатциклазы α-субъединицей белка Gi.
