G-Protein

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

Heterotrimere G-Proteine

Heterotrimere G-Proteine sind aus drei Untereinheiten β und γ) bestehende G-Proteine die nach eines G-Protein-gekoppelten Rezeptors einerseits in eine α-Untereinheit andererseits in eine βγ-Untereinheit unter Austausch von gegen GTP zerfallen.

Für die Signaltransduktion ist insbesondere die von Bedeutung von der über 20 Isoformen sind. Anhand ihrer Eigenschaften werden diese Isoformen wesentlichen in 5 Familien zusammengefasst (α _t α _s/olf α _i/o α _q/11 und α _11/12) nach denen auch die G-Proteine entsprechend werden (G _t G _s/olf G _i/o G _q/11 und G _11/12). Auch die βγ-Untereinheit kann bei der von Second messengern von Bedeutung sein. Über Veränderung der Second-messenger-Konzentration wird unmittelbar oder mittelbar Effekt ausgelöst.

Rezeptoren G-Protein-Familie α-Untereinheiten Signaltransduktion Effekte (Beispiele)

Rhodopsin G _t α _t Aktivierung der Phosphodiesterase 6 Abbau von cGMP Sehen

olfaktorische Rezeptoren G _olf α _olf Aktivierung der Adenylylcyclase Bildung von cAMP Riechen

heptahelikale Hormon- und Neurotransmitterrezeptoren G _s α _s Aktivierung der Adenylylcyclase Bildung von cAMP Steigerung der Herzfrequenz Relaxation glatter Muskulatur Erregungsweiterleitung

G _i/o α _i α _o Hemmung der Adenylylcyclase Hemmung der Bildung von Kontraktion [glatter Muskulatur

βγ Öffnung von Kaliumkanälen Hemmung von Calciumkanälen Hemmung der Erregung

G _q α _q α ₁₁ α ₁₄ α ₁₅ α ₁₆ Aktivierung der Phospholipase C Bildung von IP ₃ und DAG Kontraktion glatter Muskulatur Erregungsweiterleitung

G _12/13 α ₁₂ α ₁₃ Aktivierung der Rho-Kinase Cytoskelett

Heterotrimere G-Proteine besetzen somit eine Schlüsselposition der Signaltransduktion und sind verantwortlich für physiologische Sehen Riechen Blutdruckregulation etc.) und pathophysiologische Effekte Hypertonie Herzinsuffizienz etc.).

Kleine G-Proteine

Kleine G-Proteine (auch kleine GTP-asen ) sind GTP-bindene Proteine mit einer Molekülmasse 20-40 kDa . Derzeit sind über 100 verschiedene kleine bekannt die auf Grund phylogenetischer Gemeinsamkeiten und Unterschiede in 5 Familien werden: Ras Rho Rab Sar1/Arf und Ran. sind im Zellzyklus an der Regulation zahlreicher Zellfunktionen beteiligt der Regulation der Genexpression (Ras und Rho) der Regulation des (Rho) der Regulation des Vesikeltransports (Rab und sowie der Regulation des Transports zwischen Cytoplasma und Zellkern (Ran).

Literatur

H.E. Hamm: The Many Faces of G Protein Signaling. In: J. Biol. Chem. 273/2/1998 S.
Y. Takai T. Sasaki & T. Matozaki: Small GTP-binding proteins. In: Physiol. Rev. 81/1/2001 S. 153-208

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