G-PROTEINYG-PROTEINY

John R. Helper John R. Helper && Alfred G. Alfred G. GilmanGilman

Zuzana KauerováZuzana Kauerová

2005/20062005/2006

OBSAHOBSAH1.1. Buněčná signalizaceBuněčná signalizace2.2. G proteinyG proteiny

2.1 Struktura a vlastnosti2.1 Struktura a vlastnosti2.2 Cholera toxin a pertussis toxin2.2 Cholera toxin a pertussis toxin2.3 Ukotvení v membráně2.3 Ukotvení v membráně2.4 Typy G proteinových jednotek2.4 Typy G proteinových jednotek

4.4. Modelové příkladyModelové příklady4.1 Transducin4.1 Transducin4.2 Fosfatidylinositolová dráha4.2 Fosfatidylinositolová dráha

5.5. Buněčné odpovědi Buněčné odpovědi6.6. Závěr Závěr

1. Buněčná signalizace1. Buněčná signalizace

Schopnost přijímat a zpracovávat vnější signály Schopnost přijímat a zpracovávat vnější signály vlastní všem buňkámvlastní všem buňkám

Přenos signálu:Přenos signálu:

Primární messengeryPrimární messengery = hormony, = hormony, neurotransmitery, růstové faktory =neurotransmitery, růstové faktory =>> vazba na vazba na specifické receptoryspecifické receptory na povrchu buňky na povrchu buňky

Výsledkem aktivace Výsledkem aktivace efektorového proteinuefektorového proteinu = => > mobilizace mobilizace sekundárních messengerůsekundárních messengerů = =>> iniciace příslušné akce uvnitř buňkyiniciace příslušné akce uvnitř buňky

2. G proteiny2. G proteiny

Ve všech eukaryotních Ve všech eukaryotních buňkáchbuňkách

Heterotrimerní GTP-Heterotrimerní GTP-vazebné a hydrolyzující vazebné a hydrolyzující proteinyproteiny

Nezbytné pro interakci Nezbytné pro interakci povrchových receptorů s povrchových receptorů s efektorovými proteiny na efektorovými proteiny na plazmatické membráněplazmatické membráně

Nesou transdukující informaciNesou transdukující informaci

2.1 Struktura a vlastnosti2.1 Struktura a vlastnosti

Heterotrimery, tři rozdílné podjednotky:Heterotrimery, tři rozdílné podjednotky:

– – 39 – 46 kDA, určuje typ oligomeru39 – 46 kDA, určuje typ oligomeru– – 37 kDa37 kDa– – 8 kDa8 kDa

komplex těsně vázán k sobě, funguje komplex těsně vázán k sobě, funguje jako jednotkajako jednotka

podjednotka – vysoká afinita ke podjednotka – vysoká afinita ke guanin nukleotidům – guanin nukleotidům – GDP/GTPGDP/GTP

Vazba GDP na Vazba GDP na podjednotku =podjednotku =>> neaktivní formaneaktivní forma, , komplex těsně komplex těsně navázánnavázán

Vazba GTP na Vazba GTP na podjednotku =podjednotku =>> aktivní forma, aktivní forma, komplex oddisociuje komplex oddisociuje =>=> podjednotka slouží jako efektorový podjednotka slouží jako efektorový proteinprotein

Podobná funkce jako GTP = AlFPodobná funkce jako GTP = AlF44- - společně s společně s

MgMg2+2+, interagují s , interagují s podjednotkou = podjednotkou => aktivace> aktivace

Ukončení procesu Ukončení procesu odštěpením odštěpením terminálního fosfátu v GTP =terminálního fosfátu v GTP =>> přeměna přeměna na GDPna GDP = =>> inaktivace, vznik heterotrimeru inaktivace, vznik heterotrimeru

2.2 Cholera toxin a pertussis 2.2 Cholera toxin a pertussis toxintoxin

Některé Některé podjednotky mají specifické AMK podjednotky mají specifické AMK zbytky, které mohou být kovalentně modifikovány zbytky, které mohou být kovalentně modifikovány bakteriálními toxiny bakteriálními toxiny

Cholera toxinCholera toxin – katalyzuje transfer ADP-ribózy – katalyzuje transfer ADP-ribózy NAD na specifický NAD na specifický Arg zbytekArg zbytek

Pertussis toxinPertussis toxin – katalyzuje transfer ADP ribózy – katalyzuje transfer ADP ribózy NAD na specifický NAD na specifický Cys zbytekCys zbytek na C-terminálním na C-terminálním koncikonci

Následkem = zabránění aktivace G proteinů Následkem = zabránění aktivace G proteinů zprostředkované receptoryzprostředkované receptory

2.3 Ukotvení v membráně2.3 Ukotvení v membráně

G proteiny G proteiny ukotveny v ukotveny v plazmatické plazmatické membráně membráně prostřednictvím prostřednictvím konce konce podjednotky =podjednotky =>> myristoylové myristoylové nebo palmitové nebo palmitové zbytkyzbytky

2.4 Typy G proteinových 2.4 Typy G proteinových podjednotekpodjednotek

3. Modelové příklady3. Modelové příklady

GSS proteiny proteiny – interakce s hormonálními a – interakce s hormonálními a čichovými receptory =čichovými receptory =>> stimulace adenylát stimulace adenylát cyklázy =cyklázy =>> urychlení syntézy cAMP urychlení syntézy cAMP

GGOLFOLF slouží ke spojení čichových receptorů slouží ke spojení čichových receptorů se specifickou formou adenylát cyklázyse specifickou formou adenylát cyklázy

GGss reguluje nejméně dva iontové kanály reguluje nejméně dva iontové kanály stimulací napěťově řízených Castimulací napěťově řízených Ca2+2+kanálů v kanálů v kosterních svalech a inhibicí Nakosterních svalech a inhibicí Na++ kanálů v kanálů v srdcisrdci

Nejvýznamnější Nejvýznamnější modelmodel

Lokalizace ve Lokalizace ve fotoreceptorech na fotoreceptorech na retinálních retinálních tyčinkáchtyčinkách

Základní funkce Základní funkce = vidění= vidění

3.1 Transducin3.1 Transducin

Po dopadu fotonů Po dopadu fotonů o vhodné vlnové o vhodné vlnové délce délce na na rhodopsin rhodopsin ==> > aktivace aktivace transducinu transducinu = G= Gt1t1

==>> stimulace stimulace cGMP cGMP fosfodiesterázy fosfodiesterázy

Cytoplazmatická Cytoplazmatická koncentrace koncentrace cGMP sníženacGMP snížena

Princip:Princip: Fotony =Fotony =>> retinal retinal mění konfiguraci z cis na mění konfiguraci z cis na

transtrans = => aktivace rhodopsinu =>> aktivace rhodopsinu => transducin transducin GGtt fosforylován = fosforylován =>> další postup stejně jako u další postup stejně jako u

ostatních G proteinůostatních G proteinů

3.2 Fosfatidylinositolová dráha3.2 Fosfatidylinositolová dráha

PIPPIP22 v poloze 4 a v poloze 4 a 5 fosforylován5 fosforylován

Součást membrán Součást membrán všech buněkvšech buněk

Funkce Funkce prekurzoru prekurzoru druhých poslůdruhých poslů

Vzniká z PIVzniká z PI

PIPPIP22 může podléhat hydrolýze může podléhat hydrolýze fosfolipázy C fosfolipázy C (typ (typ

==>> vzniká vzniká 1,4,5-PIP1,4,5-PIP3 3 a diacylglycerol = a diacylglycerol =

signální funkce, druzí poslové signální funkce, druzí poslové Spřažen s Spřažen s G proteiny typu Q = GG proteiny typu Q = Gqq (izolovány z (izolovány z

mozku skotu, krysích jater a erytrocytů krocanů)mozku skotu, krysích jater a erytrocytů krocanů)

4. Buněčné odpovědi4. Buněčné odpovědi

Odpovědi G proteinuOdpovědi G proteinu v některých orgánech v některých orgánech podmiňovány interakcí efektorového proteinu s podmiňovány interakcí efektorového proteinu s komplexem komplexem

Různé izoformy adenylát cyklázy (AC), např.:Různé izoformy adenylát cyklázy (AC), např.: Typ I AC inhibován přímo Typ I AC inhibován přímo komplexem komplexem Typ II a IV aktivován Typ II a IV aktivován komplexem za přítomnosti komplexem za přítomnosti

GGss

Regulátorem odpovědi nikoliv pouze Regulátorem odpovědi nikoliv pouze podjednotka, ale i komplex podjednotka, ale i komplex podjednotekpodjednotek

Fáze výzkumuFáze výzkumu

5. Závěr5. Závěr

Heterotrimerní GTP-vazebné a Heterotrimerní GTP-vazebné a hydrolyzující proteinyhydrolyzující proteiny

Tři podjednotky: Tři podjednotky: aavázané do vázané do komplexukomplexu

Funkce v celém organizmu – buněčná Funkce v celém organizmu – buněčná signalizace aktivací efektorového signalizace aktivací efektorového proteinu a zprostředkování buněčné proteinu a zprostředkování buněčné odpovědiodpovědi

Nejvýznamnější modely Nejvýznamnější modely fosfatidylinositolové dráhy a fosfatidylinositolové dráhy a transducinu v očních tyčinkáchtransducinu v očních tyčinkách

Děkuji Vám za pozornostDěkuji Vám za pozornost

http://www.conet.cz/veniliehttp://www.conet.cz/venilie