G սպիտակուցներ

**G սպիտակուցներ**, կամ **[[գուանին]] [[նուկլեոտիդ]] կապող սպիտակուցներ**, սպիտակուցների ընտանիք, որոնք գործում են որպես մոլեկուլային անջատիչներ բջիջների ներսում և մասնակցում բջջից դուրս գտնվող տարբեր ազդանշանների փոխանցմանը արտաբջջային միջավայրից դեպի բջջի ներս։ Նրանց ակտիվությունը կարգավորվում է այն գործոններով, որոնք վերահսկում են կապելու և գուանոզինեռֆոսֆորական թթուն (ԳԵՖ) հիդրոլիզելու դրանց կարողությունը՝ առաջացնելով գուանոզին կրկնաֆոսֆորական թթու։ Երբ G սպիտակուցները կապված են ԳԵՖ-ի հետ, նրանք «միացված» վիճակում են, իսկ երբ կապված են ԳԿՖ-ի հետ՝ «անջատված»։ G սպիտակուցները պատկանում են ֆերմենտների ԳԵՖ-ազներ կոչվող ավելի մեծ խմբին։

Գոյություն ունի G սպիտակուցների երկու հիմնական տեսակ։ Առաջինները գործում են որպես մոնոմեր փոքր ԳԵՖ-ազներ (փոքր G-սպիտակուցներ), իսկ երկրորդները՝ որպես հետերոտրիմեր G սպիտակուցային կոմպլեքսներ, որ կազմված են երեք ենթամիավորից՝ *ալֆա* (Gα), *բետա* (Gβ) և *գամմա* (Gγ)։ Բացի այդ, բետա և գամմա ենթամիավորները կարող են ձևավորել կայուն երկու ենթամիավորից բաղկացած կառուցվածք, որը կոչվում է բետա-գամմա կոմպլեքս։

Բջջի ներսում գտնվող հետերոտրիմեր G սպիտակուցները ակտիվանում են G սպիտակուցին կապված ընկալիչների (*GPCR*) միջոցով, որոնք գտնվում են բջջաթաղանթում։ Ազդանշանային մոլեկուլները կապվում են ընկալիչի այն դոմենին, որը գտնվում է բջջից դուրս, և ներբջջային դոմենն իր հերթին ակտիվացնում է կոնկրետ G սպիտակուց։ Որոշ դեպքերում արդեն ակտիվ G սպիտակուցին կապված ընկալիչը կարող է նախապես կապված լինել G սպիտակուցի հետ («նախակապում»), իսկ այլ դեպքերում, ենթադրվում է, որ ակտիվացումը տեղի է ունենում բախման մեխանիզմով։

G սպիտակուցով մեկնարկում է հաջորդական ազդանշանային գործընթացների կասկադային շղթա, որի վերջնական արդյունքը բջջի գործունեության փոփոխությունն է։ G սպիտակուցին կապված ընկալիչներն ու G սպիտակուցները համատեղ փոխանցում են ազդանշաններ բազմաթիվ հորմոններից, նյարդամիջնորդանյութերից և այլ ազդանշանային մոլեկուլներից։ G սպիտակուցները կարգավորում են նյութափոխանակային ֆերմենտների, իոնային անցուղիների, փոխադրիչ սպիտակուցների և բջջի այլ կառուցվածքների աշխատանքը՝ վերահսկելով տրանսկրիպցիան, շարժունակությունը, կծկողականությունը և սեկրեցիան։ Այսպիսով, նրանք կարգավորում են տարբեր համակարգային գործառույթներ, ներառյալ սաղմնային զարգացումը, ուսուցումն ու հիշողությունը, ինչպես նաև հոմեոստազը։

## Գործառույթ
G սպիտակուցները բջիջներում կարևոր ազդանշանային փոխանցման մոլեկուլներ են։ «*GPCR* (G սպիտակուցին կապված ընկալիչների) ազդանշանային ուղիների խանգարումը կապված է բազմաթիվ հիվանդությունների հետ, ինչպիսիք են շաքարային դիաբետը, կուրությունը, ալերգիաները, դեպրեսիան, սիրտ-անոթային հիվանդությունները և քաղցկեղի որոշ տեսակներ։ Ենթադրվում է, որ ժամանակակից դեղամիջոցների մոտ 30%-ի բջջային թիրախները G սպիտակուցին կապված ընկալիչներն են։ Մարդու գենոմը կոդավորում է G սպիտակուցին կապված ընկալչի մոտավորապես 800 տեսակ, որոնք տարբերում են լույսի ֆոտոնները, հորմոնները, աճի գործոնները, դեղամիջոցները և այլ էնդոգեն լիգանդները։ Մարդու գենոմում հայտնաբերված այդպիսի ընկալիչներից մոտ 150-ի գործառույթները դեռևս անհայտ են։

Եթե G սպիտակուցները ակտիվանում են G սպիտակուցին կապված ընկալիչների միջոցով, ապա դրանց ապաակտիվացումը իրականանում է RGS սպիտակուցներով (*regulator of G protein signalling*՝ G սպիտակուցի ազդանշանի կարգավորիչ)։ Ընկալիչները խթանում են ԳԵՖ-ի կապումը (G սպիտակուցի «միացման» գործընթացը), մինչդեռ RGS սպիտակուցները խթանում են ԳԵՖ-ի հիդրոլիզը՝ առաջացնելով ԳԿՖ, և այդպիսով «անջատում» G սպիտակուցը։

## Տարբերություն

Բոլոր էուկարիոտները ազդանշանների փոխանցման համար օգտագործում են G սպիտակուցները և նրանց մոտ ձևավորվել է G սպիտակուցների մեծ բազմազանություն։ Օրինակ, մարդու գենոմը կոդավորում է 18 տարբեր Gα սպիտակուց, 5 Gβ սպիտակուց և 12 Gγ սպիտակուց։

## Ազդանշանային փոխանցում
«G սպիտակուց» տերմինը կարող է վերաբերվել սպիտակուցների երկու տարբեր ընտանիքների։ Հետերոտրիմեր G սպիտակուցները, որոնք երբեմն անվանում են «մեծ» G սպիտակուցներ, ակտիվանում են G սպիտակուցին կապված ընկալիչների միջոցով և բաղկացած են ալֆա (α), բետա (β) և գամմա (γ) ենթամիավորներից։ «Փոքր» G սպիտակուցները (20-25 կԴա) պատկանում են *Ras* սուպերընտանիքին՝ փոքր ԳԵՖ-ազների խմբին։ Այս սպիտակուցները հոմոլոգ են հետերոտրիմերների ալֆա (α) ենթամիավորի հետ, սակայն իրականում մոնոմեր են՝ բաղկացած միայն մեկ միավորից։ Այնուամենայնիվ, ինչպես իրենց ավելի մեծ G սպիտակուցները, նրանք ևս կապում են ԳԵՖ և ԳԿՖ և մասնակցում ազդակի փոխանցմանը։

### Հետերոտրիմեր
Տարբեր տեսակների հետերոտրիմեր G սպիտակուցները ունեն ընդհանուր ազդեցության մեխանիզմ։ Նրանք ակտիվանում են G սպիտակուցին կապված ընկալիչների կոնֆորմացիոն փոփոխությանը ի պատասխան՝ փոխարկելով ԳԵՖ-ը ԳԿՖ-ով և տարանջատվելով՝ ակտիվացնելու տվյալ ազդանշանային ուղու այլ սպիտակուցներ։ Սակայն կոնկրետ մեխանիզմները տարբերվում են սպիտակուցների տեսակների միջև։

### Մեխանիզմ
Ընկալիչներից ակտիվացած G սպիտակուցները կապված են բջջաթաղանթի ներքին մակերեսին։ Դրանք բաղկացած են Gα ենթամիավորից և ամուր կապված Gβγ ենթամիավորումից։ Գոյություն ունեն Gα ենթամիավորների չորս հիմնական ընտանիքներ՝ Gαs (G խթանող), Gαi (G արգելակող), Gαq/11 և Gα12/13։ Նրանք տարբեր կերպ են արձագանքում էֆեկտոր մոլեկուլի ճանաչմանը, սակայն ունեն ակտիվացման նման մեխանիզմ։

#### Ակտիվացում
Երբ լիգանդը ակտիվացնում է G սպիտակուցին կապված ընկալչին, այն առաջացնում է ընկալչի կառուցվածքի կոնֆորմացիոն փոփոխություն, ինչը թույլ է տալիս ընկալչին գործել որպես գուանինային նուկլեոտիդի փոխանակման գործոն (*GEF*), որը փոխարկում է ԳԿՖ-ն ԳԵՖ-ի։ Հետերոտրիմեր G սպիտակուցին կապված ընկալչի ակտիվացման դասական տեսության մեջ ԳԵՖ-ը (կամ ԳԿՖ-ն) կապված է Gα ենթամիավորի հետ։ Այս փոխարկումը ապահովում է Gα ենթամիավորի (որը կապված է ԳԵՖ-ի հետ) տարանջատում Gβγ դիմերից և ընկալչից ամբողջությամբ։

Այնուամենայնիվ, ընդունվում են նաև այն մոդելները, որոնց համաձայն տեղի են ունենում մոլեկուլային վերադասավորումներ, վերակազմավորում և էֆեկտորային մոլեկուլների նախնական համալրում։ Այսպիսի իրավիճակում ինչպես Gα-ԳԵՖ, այնպես էլ Gβγ կոմպլեքսները կարող են ակտիվացնել տարբեր ազդանշանային կասկադներ (կամ երկրորդային մեսենջերայինուղիներ) և էֆեկտոր սպիտակուցները, մինչդեռ ընկալիչը կարող է ակտիվացնել հաջորդ G սպիտակուցը։

#### Տերմինացիա
Gα ենթամիավորը հիդրոլիզում է կապված ԳԵՖ-ը ԳԿՖ-ի՝ իր ներքին ֆերմենտային ակտիվության շնորհիվ, ինչը թույլ է տալիս նրան նորից միանալ Gβγ դիմերին և սկսել նոր ցիկլ։ G սպիտակուցի ազդանշանը կարգավորող սպիտակուցների (*regulator of G protein signalling, RGS*) մի խումբ գործում է որպես ԳԵՖ-ազ ակտիվացնող սպիտակուցներ (*GAPs*) և հատուկ է Gα ենթամիավորների համար։ Այս սպիտակուցները արագացնում են ԳԵՖ-ի հիդրոլիզը ԳԿՖ-ի՝ ավարտելով ազդակի փոխանցումը։

Որոշ դեպքերում էֆեկտորը ինքը կարող է ունենալ ներքին *GAP*-ային ակտիվություն, ինչը կարող է օգնել ապաակտիվացնել ուղին։ Այդպես է, օրինակ, ֆոսֆոլիպազ C-բետա ֆերմենտի մոտ, որի C-ծայրային հատվածը օժտված է *GAP*-ային ակտիվությամբ։ Սա Gα ենթամիավորի այլընտրանքային կարգավորման ձև է։ Նման Gα *GAP*-երը չունեն կատալիտիկ մնացորդներ (հատուկ ամինաթթվային հաջորդականություններ) Gα սպիտակուցը ակտիվացնելու համար։ Դրանք աշխատում են այլ կերպ՝ նվազեցնելով ռեակցիայի կատարման համար անհրաժեշտ ակտիվացման էներգիան։

### Փոքր ԳԵՖ-ազներ
Փոքր ԳԵՖ-ազները, որոնք նաև հայտնի են որպես փոքր G սպիտակուցներ, նույնպես կապում են ԳԵՖ և ԳԿՖ և մասնակցում են ազդակի փոխանցմանը։ Այս սպիտակուցները հոմոլոգ են հետերոտրիմերների ալֆա (α) ենթամիավորի հետ, սակայն գոյություն ունեն մոնոմերների ձևով։ Դրանք փոքր սպիտակուցներ են (20-25 կԴա), որ կապվում են գուանոզինեռֆոսֆորական թթվի (ԳԵՖ) հետ։ Այս սպիտակուցների ընտանիքը հոմոլոգ է *Ras* ԳԵՖ-ազների հետ և կոչվում է նաև *Ras* սուպերընտանիքի ԳԵՖ-ազներ։

## Լիպիդացում
Բջջի պլազմատիկ թաղանթի ներքին շերտին ամրանալու համար բազմաթիվ G սպիտակուցներ և փոքր ԳԵՖ-ազներ լիպիդացվում են, այսինքն՝ կովալենտ կապվում են լիպիդների (օրինակ՝ միրիստինաթթվի, պալմիտինաթթվի կամ պրենիլ խումբ պարունակող լիպիդների) հետ։

## Ծանոթագրություններ