Передача сигналов через G-белок-связанные рецепторы

G-белок-связанные рецепторы представляют собой крупнейшее семейство рецепторов клеточной поверхности, передающих сигналы через гетеротримерные G-белки внутриклеточным эффекторам.

Definition

Передача сигналов через G-белок-связанные рецепторы — это процесс, при котором активированный лигандом семитрансмембранный рецептор действует как фактор обмена гуаниновых нуклеотидов для гетеротримерного G-белка, субъединицы которого затем регулируют нижестоящие эффекторы.

Scope

Эта тема охватывает семитрансмембранную архитектуру G-белок-связанных рецепторов, цикл активации гетеротримерных G-белков, регулируемые ими эффекторы, такие как аденилатциклаза и фосфолипаза C, а также механизмы усиления и прекращения этих сигнальных путей.

Core questions

• Как G-белок-связанный рецептор активирует свой G-белок?
• Каковы роли альфа- и бета-гамма субъединиц G-белка?
• Какие эффекторы и вторичные посредники контролируют эти пути?
• Как выключается передача сигналов G-белком?

Key theories

G-белки как молекулярные переключатели

Активированный рецептор катализирует обмен ГДФ на ГТФ на альфа-субъединице G-белка, переводя его в активное состояние для регуляции эффекторов до тех пор, пока его внутренняя ГТФазная активность не вернет его в неактивное состояние.

Mechanisms

Связывание лиганда изменяет конформацию семитрансмембранного рецептора, что способствует обмену ГДФ на ГТФ на альфа-субъединице G-белка, высвобождая ее из бета-гамма димера. Активированные субъединицы регулируют эффекторы, такие как аденилатциклаза, которая продуцирует циклический АМФ, или фосфолипаза C, которая генерирует инозитолтрифосфат и диацилглицерол. Сигнал усиливается через каскады и прекращается, когда альфа-субъединица гидролизует ГТФ и реассоциирует, чему способствуют регуляторные белки и десенситизация рецептора.

Clinical relevance

Эти рецепторы опосредуют ответы на широкий спектр сигналов и демонстрируют переключательную логику G-белков, что делает их центральной моделью в клеточной сигнализации. Представленное здесь описание является дескриптивным и не предписывающим.

History

Родбелл и Гилман установили, что G-белки являются трансдукторами, связывающими рецепторы с эффекторами; Лефковиц и Кобилка позднее определили структуру рецептора и комплекс активированного рецептора с G-белком, завершив молекулярную картину этого пути.

Key figures

• Alfred Gilman
• Martin Rodbell
• Robert Lefkowitz
• Brian Kobilka

Seminal works

• gilman1987
• alberts2014

Frequently asked questions

Что делает G-белок?

G-белок действует как молекулярный переключатель, который включается при связывании с ГТФ и выключается при его гидролизе до ГДФ, передавая сигнал от рецептора к ферментам-эффекторам, пока он активен.

Какие вторичные посредники запускают эти рецепторы?

В зависимости от пути, они обычно повышают уровень циклического АМФ через аденилатциклазу или генерируют инозитолтрифосфат и диацилглицерол через фосфолипазу C, что, в свою очередь, высвобождает кальций.