Различают неактивную форму G-белка – комплекс αβγ-ГДФ и активированную форму αβγ-ГТФ. Активация G-белка происходит при взаимодействии с комплексом активатор-рецептор, изменение конформации G-белка снижает сродство α-субъединицы к молекуле ГДФ и увеличивает к ГТФ.
Замена ГДФ на ГТФ в активном центре G-белка нарушает комплементарность между α-ГТФ и βγ-субъединицами. Рецептор, связанный с сигнальной молекулой, может активировать большое количество молекул G-белка, таким образом обеспечивая усиление внеклеточного сигнала на этом этапе.
Активированная α-субъединица G-белка (α-ГТФ) взаимодействует со специфическим белком клеточной мембраны и изменяет его активность. Такими белками могут быть ферменты аденилатциклаза, фосфолипаза С, фосфодиэстераза цГМФ, Nа+-каналы, K+-каналы.
Следующий этап цикла функционирования G-белка – дефосфорилирование ГТФ, связанного с α-субъединицей, причём фермент, катализирующий эту реакцию, – сама α-субъединица.
Дефосфорилирование приводит к образованию комплекса α-ГДФ, который не комплиментарен специфическому белку мембраны (например аденилатциклазе), но имеет высокое сродство к βγ-протомерам. G-белок возвращается к неактивной форме – αβγ-ГДФ. При последующей активации рецептора и замене молекулы ГДФ на ГТФ цикл повторяется снова. Таким образом, αβγ-субъединицы G-белков совершают челночное движение, перенося стимулирующий или ингибирующий сигнал от рецептора, который активирован первичным посредником (например, гормоном), на фермент, катализирующий образование вторичного посредника.
Некоторые формы протеинкиназ могут фосфорилировать α-субъединицы G – белков. Фосфорилированная α-субъединица не комплиментарна специфическому белку мембраны, например аденилатциклазе или фосфолипазе С, поэтому не может участвовать в передаче сигнала.
Аденилатциклаза
Фермент аденилатциклаза, катализирующий превращение АТФ в цАМФ – ключевой фермент аденилатциклазной системы передачи сигнала. Аденилатциклаза обнаружена во всех типах клеток.
Фермент относят к группе интегральных белков клеточной мембраны, он имеет 12 трансмембранных доменов. Внеклеточные фрагменты аденилатциклазы гликозилированы. Цитоплазматические домены аденилатциклазы имеют два каталитических центра, ответственных за образование цАМФ – вторичного посредника, участвующего в регуляции активности фермента протеинкиназы А.
На активность аденилатциклазы оказывают влияние как внеклеточные, так и внутриклеточные регуляторы. Внеклеточные регуляторы (гормоны, эйкозаноиды, биогенные амины) осуществляют регуляцию через специфические рецепторы, которые с помощью α-субъединиц G-белков передают сигналы на аденилатциклазу. αs-субъединица (стимулирующая) при взаимодействии с аденилатциклазой активирует фермент, αi-субъединица (ингибирующая) ингибирует фермент. В свою очередь, аденилатциклаза стимулирует проявление ГТФ-фосфатазной активности α-субъединиц. В результате дефосфорилирования ГТФ образуются субъединицы αs-ГДФ и αi-ГДФ, некомплементарные аденилатциклазе.
Из 8 изученных изоформ аденилатциклазы 4 – Са2+-зависимые (активируются Са2+). Регуляция аденилатциклазы внутриклеточным кальцием позволяет клетке интегрировать активность двух основных вторичных посредников цАМФ и Са2+.v
