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G Proteine Die Bezeichnung G Protein steht vereinfacht für Guanosintriphosphat bindendes Protein oder GTP bindendes Prot

G-Proteine

Die Bezeichnung G-Protein steht vereinfacht für Guanosintriphosphat-bindendes Protein oder GTP-bindendes Protein. G-Proteine besetzen eine Schlüsselposition in der Signalweiterleitung (Signaltransduktion) zwischen Rezeptor und Second-Messenger-Systemen. Man unterscheidet zwischen membranständigen heterotrimeren G-Proteinen und cytosolischen sogenannten kleinen G-Proteinen.

Heterotrimere G-Proteine Bearbeiten

3D-Struktur eines heterotrimeren G-Proteins

Heterotrimere G-Proteine sind aus drei Untereinheiten (α, β und γ) aufgebaut, wobei die α-Untereinheit eine GDP/GTP-Bindungsdomäne besitzt. In der inaktiven Form hat die α Untereinheit GDP gebunden und ist mit Untereinheiten βγ assoziiert. Ein Heterotrimeres G-Protein kann durch einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor, der ein GTP-Austauschfaktor (guanine-nucleotide exchange factor, GEF) ist oder einen solchen bindet, aktiviert werden. Dabei tauscht die α Untereinheit (unter Einwirkung des GEF) ihr gebundenes GDP gegen GTP aus, worauf die α Untereinheit von den Untereinheiten βγ dissoziiert. Die Untereinheiten βγ zerfallen nicht weiter, sondern stellen eine funktionelle Einheit dar. Die beiden freigesetzten G-Proteinuntereinheiten α und βγ können unterschiedliche Effektoren regulieren. Beispiele hierfür sind Adenylylcyclasen, G-Protein-gekoppelte Rezeptorkinasen (GRKs) und Phospholipasen. Von den einzelnen Untereinheiten existieren mehrere Isoformen. Bisher sind 21 unterschiedliche α G-Proteinuntereinheiten, 5 β Untereinheiten und 12 γ Untereinheiten bekannt.

Aktivierungszyklus von G-Proteinen durch G-Protein-gekoppelte Rezeptoren:
(1) Bindung des G-Proteins; (2) Ligandenbindung; (3) Aktivierung des Rezeptors; (4) Aktivierung des G-Proteins; (5) Dissoziation des G-Proteins und Signaltransduktion; (6) Inaktivierung des G-Proteins

Heterotrimere G-Proteine besetzen eine Schlüsselposition in der Signaltransduktion und sind verantwortlich für physiologische (z. B. Sehen, Riechen, Blutdruckregulation etc.) und pathophysiologische Effekte (z. B. arterielle Hypertonie, Herzinsuffizienz).

Subfamilien Bearbeiten

  • Gs-Proteine: cAMP-abhängige Reaktionen
  • Gi-Proteine: inhibitorische G-Proteine
  • Gq-Proteine: Phospholipase-C-gekoppelte G-Proteine

Kleine G-Proteine (monomere) Bearbeiten

Kleine G-Proteine (auch kleine GTP-asen) sind monomere GTP-bindende Proteine mit einer Molekülmasse von 20 bis 40 kDa. Derzeit sind über 100 verschiedene kleine G-Proteine bekannt, die auf Grund phylogenetischer Gemeinsamkeiten und Unterschiede in 5 Familien unterteilt werden: Ras, Rho, Rab, Sar1/Arf und Ran. Sie sind im Zellzyklus an der Regulation zahlreicher Zellfunktionen beteiligt, z. B. der Regulation der Genexpression (Ras und Rho), der Regulation des Zytoskeletts (Rho), der Regulation des Vesikeltransports (Rab und Sar1/Arf) sowie der Regulation des Transports zwischen Cytoplasma und Zellkern (Ran). Die kleinen GTPasen gehen von einer inaktiven, GDP-gebundenen Form im Cytosol in eine aktive, GTP-gebundene Form an der Plasmamembran über. Sie werden von 14-3-3-Proteinen gehemmt.

Literatur Bearbeiten

  • K. Aktories, J. T. Barbieri: Bacterial cytotoxins: targeting eukaryotic switches. In: Nat. Rev. Microbiol. 3, 2005, S. 397–410.
  • K. Burridge, K. Wennerberg: Rho and Rac take center stage. In: Cell. 116, 2004, S. 167–179.
  • H. E. Hamm: The Many Faces of G Protein Signaling. In: J. Biol. Chem. 273, 2, 1998, S. 669–672.
  • A. Ivetic, A. J. Ridley: Ezrin/radixin/moesin proteins and Rho GTPase signalling in leukocytes. In: Immunology. 112, 2004, S. 165–176.
  • L. M. Machesky, A. Hall: Rho: a connection between membrane receptor signalling and the cytoskeleton. In: Trends Cell Biol. 6, 1996, S. 304–310.
  • H. F. Paterson, A. J. Self, M. D. Garrett, I. Just, K. Aktories, A. Hall: Microinjection of recombinant p21rho induces rapid changes in cell morphology. In: J. Cell Biol. 111, 1990, S. 1001–1007.
  • M. Raftopoulou, A. Hall: Cell migration: Rho GTPases lead the way. In: Dev. Biol. 265, 2004, S. 23–32.
  • Y. Takai, T. Sasaki, T. Matozaki: Small GTP-binding proteins. In: Physiol. Rev. 81, 1, 2001, S. 153–208.
  • I. Vetter, A. Wittinghofer: The guanine nucleotide-binding switch in three dimensions. In: Science. 294, 2001, S. 1299–1304.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Philippe Riou, Svend Kjaer u. a.: 14-3-3 Proteins Interact with a Hybrid Prenyl-Phosphorylation Motif to Inhibit G Proteins. In: Cell. 153, 2013, S. 640–653, doi:10.1016/j.cell.2013.03.044.

Weblinks Bearbeiten

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Die Bezeichnung G Protein steht vereinfacht fur Guanosintriphosphat bindendes Protein oder GTP bindendes Protein G Proteine besetzen eine Schlusselposition in der Signalweiterleitung Signaltransduktion zwischen Rezeptor und Second Messenger Systemen Man unterscheidet zwischen membranstandigen heterotrimeren G Proteinen und cytosolischen sogenannten kleinen G Proteinen Inhaltsverzeichnis 1 Heterotrimere G Proteine 2 Subfamilien 3 Kleine G Proteine monomere 4 Literatur 5 Einzelnachweise 6 WeblinksHeterotrimere G Proteine Bearbeiten nbsp 3D Struktur eines heterotrimeren G ProteinsHeterotrimere G Proteine sind aus drei Untereinheiten a b und g aufgebaut wobei die a Untereinheit eine GDP GTP Bindungsdomane besitzt In der inaktiven Form hat die a Untereinheit GDP gebunden und ist mit Untereinheiten bg assoziiert Ein Heterotrimeres G Protein kann durch einen G Protein gekoppelten Rezeptor der ein GTP Austauschfaktor guanine nucleotide exchange factor GEF ist oder einen solchen bindet aktiviert werden Dabei tauscht die a Untereinheit unter Einwirkung des GEF ihr gebundenes GDP gegen GTP aus worauf die a Untereinheit von den Untereinheiten bg dissoziiert Die Untereinheiten bg zerfallen nicht weiter sondern stellen eine funktionelle Einheit dar Die beiden freigesetzten G Proteinuntereinheiten a und bg konnen unterschiedliche Effektoren regulieren Beispiele hierfur sind Adenylylcyclasen G Protein gekoppelte Rezeptorkinasen GRKs und Phospholipasen Von den einzelnen Untereinheiten existieren mehrere Isoformen Bisher sind 21 unterschiedliche a G Proteinuntereinheiten 5 b Untereinheiten und 12 g Untereinheiten bekannt nbsp Aktivierungszyklus von G Proteinen durch G Protein gekoppelte Rezeptoren 1 Bindung des G Proteins 2 Ligandenbindung 3 Aktivierung des Rezeptors 4 Aktivierung des G Proteins 5 Dissoziation des G Proteins und Signaltransduktion 6 Inaktivierung des G ProteinsHeterotrimere G Proteine besetzen eine Schlusselposition in der Signaltransduktion und sind verantwortlich fur physiologische z B Sehen Riechen Blutdruckregulation etc und pathophysiologische Effekte z B arterielle Hypertonie Herzinsuffizienz Subfamilien BearbeitenGs Proteine cAMP abhangige Reaktionen Gi Proteine inhibitorische G Proteine Gq Proteine Phospholipase C gekoppelte G ProteineKleine G Proteine monomere BearbeitenKleine G Proteine auch kleine GTP asen sind monomere GTP bindende Proteine mit einer Molekulmasse von 20 bis 40 kDa Derzeit sind uber 100 verschiedene kleine G Proteine bekannt die auf Grund phylogenetischer Gemeinsamkeiten und Unterschiede in 5 Familien unterteilt werden Ras Rho Rab Sar1 Arf und Ran Sie sind im Zellzyklus an der Regulation zahlreicher Zellfunktionen beteiligt z B der Regulation der Genexpression Ras und Rho der Regulation des Zytoskeletts Rho der Regulation des Vesikeltransports Rab und Sar1 Arf sowie der Regulation des Transports zwischen Cytoplasma und Zellkern Ran Die kleinen GTPasen gehen von einer inaktiven GDP gebundenen Form im Cytosol in eine aktive GTP gebundene Form an der Plasmamembran uber Sie werden von 14 3 3 Proteinen gehemmt 1 Literatur BearbeitenK Aktories J T Barbieri Bacterial cytotoxins targeting eukaryotic switches In Nat Rev Microbiol 3 2005 S 397 410 K Burridge K Wennerberg Rho and Rac take center stage In Cell 116 2004 S 167 179 H E Hamm The Many Faces of G Protein Signaling In J Biol Chem 273 2 1998 S 669 672 A Ivetic A J Ridley Ezrin radixin moesin proteins and Rho GTPase signalling in leukocytes In Immunology 112 2004 S 165 176 L M Machesky A Hall Rho a connection between membrane receptor signalling and the cytoskeleton In Trends Cell Biol 6 1996 S 304 310 H F Paterson A J Self M D Garrett I Just K Aktories A Hall Microinjection of recombinant p21rho induces rapid changes in cell morphology In J Cell Biol 111 1990 S 1001 1007 M Raftopoulou A Hall Cell migration Rho GTPases lead the way In Dev Biol 265 2004 S 23 32 Y Takai T Sasaki T Matozaki Small GTP binding proteins In Physiol Rev 81 1 2001 S 153 208 I Vetter A Wittinghofer The guanine nucleotide binding switch in three dimensions In Science 294 2001 S 1299 1304 Einzelnachweise Bearbeiten Philippe Riou Svend Kjaer u a 14 3 3 Proteins Interact with a Hybrid Prenyl Phosphorylation Motif to Inhibit G Proteins In Cell 153 2013 S 640 653 doi 10 1016 j cell 2013 03 044 Weblinks Bearbeiten nbsp Commons G proteins Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Jennifer McDowall Interpro Protein Of The Month G Proteins engl Abgerufen von https de wikipedia org w index php title G Proteine amp oldid 235164685