G-valk

Nime all G-valgud "Inhomogeenne valkude rühm", mis võib siduda nukleotiide guanosiindifosfaati (GDP) ja guanosiintrifosfaati (GTP).

Nad mängivad olulist rolli rakuväliste signaalide edastamisel ja "transleerimisel" rakusse ja sees. Membraaniga seotud heterotrimeersed G-valgud on vahendajaks rakuvälise ja rakusisese ruumi vahel ning nn väikesed G-valgud, mis asuvad rakkude tsütosoolis, tagavad signaalide edastamise rakus.

Mis on G-valk?

G-valgud, tuntud ka kui GTPaasid, esindavad mittehomogeenset valkude rühma, millel on oluline roll rakuväliste signaalide edastamisel rakusse ja rakus. Kõiki G-valke iseloomustab asjaolu, et nad võivad siduda GTP ja GDP nukleotiide.

Neid saab jagada kaheks suureks membraaniga seotud heterotrimeersete G-valkude rühmaks ja niinimetatud väikesteks monomeerseteks G-valkudeks. Monomeersed G valgud paiknevad rakkude tsütosoolis ja toimivad signaali edastamise teistes vahendajates rakus. Membraaniga seotud G-valgud koosnevad alamühikutest Alfa, Beta ja Gamma. Passiivses olekus on SKP seotud alfa-alaühikuga.

Rakuväline stiimul (signaal) paneb liikuma protsessi, kus SKP asendatakse GTP-ga ja samal ajal toimub dissotsiatsioon alfa-alaühiku ja beeta-gamma-alaühiku vahel. Kaks beeta- ja gamma-alaühikut jäävad aktiivse funktsionaalse ühikuna koos ka järgnevates protsessides beeta-gamma-alaühikuna. SKP vahetus GTP-ga vastab seega mitteaktiivsest asendist OFF asendisse aktiveeritud asendisse ON.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Nagu loomarakud, on ka inimrakud kaitstud rakumembraaniga, mis pole suurte molekulide või patogeensete mikroobe hõlpsasti läbitav. Ühest küljest pakub rakumembraan kaitset sisemisele tsütosoolile ja raku tuumale, teisalt võib see osutuda probleemiks vajaliku kommunikatsiooni ja teabevahetuse vahel rakkude vahel, rakus ning rakuvälise ja rakusisese ruumi vahel.

Membraaniga seotud heterotrimeersete G-valkude, millest on teada umbes 21 erinevat alfa-alaühikut, põhifunktsioon seisneb signaali ülekandmises rakuvälisest ruumist raku sisemusse. Signaali ülekanded on olulised signaalide edastamiseks ja teatud „juhendite” tõlkimiseks rakkude metaboolsetesse protsessidesse. Mõte on vastu võtta olulisi sõnumeid, mis edastatakse rakku väljastpoolt messenger-ainete, hormoonide või neurotransmitterite kaudu, ja tõlkida need raku "tööjuhistena" ning edastada need raku siseselt teistele käskjaladele, mis tagavad edasise transpordi tsütosoolis .

Transduktsiooniprotsess mängib olulist rolli ka teatud tundlike stiimulite, nagu nägemine, kuulmine, maitse ja lõhn, edastamisel. Signaaliülekanne on sama oluline teatud kehatemperatuuri, vererõhku, südamefunktsiooni ja paljusid muid teadvuseta parameetreid reguleerivate kontrollsilmuste toimimiseks. Lihtsustatult öeldes kehastavad rakumembraanis ankurdatud heterotrimeersed G-valgud signaalide aktiivset kliirimispunkti, mis kantakse transformeeritud kujul raku sees olevatesse väikestesse G-valkudesse, mis toimivad teise sõnumitoojana.

Väikesed G-valgud, millest on teada enam kui 100 erinevat vormi, täidavad rakus mitmesuguseid ülesandeid.Näiteks osalevad nad geeniekspressiooni reguleerimises, tsütoskeleti organiseerimises, ainete transportimises tuuma ja tsütoplasma vahel, samuti ainete vahetuses lüsosoomidega ja rakkude vohamises.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Nagu kõigi teiste valkude puhul, on ka G-valkude peamised ehitusplokid niinimetatud proteinogeensed aminohapped, millest 23 on tänaseks teada. Kuigi rakkude metabolism suudab sünteesida enamiku aminohapetest ise, tuleb toiduga võtta mõned vähesed aminohapped, mida peetakse oluliseks.

Valkude kokkupanek toimub kas maapinnast, kinnistades aminohapped geneetiliselt etteantud järjestuses või koondades osaliselt lammutatud pika ahelaga valkude olemasolevad fragmendid. Need fragmendid võivad koosneda ka peptiididest või polüpeptiididest, mis vastavalt määratlusele koosnevad vähem kui 100 aminohappest. G-valkude süntees toimub igas individuaalses rakus keerukates protsessides, tuginedes eelnevalt mRNA-s kopeeritud geenisegmentidele, mis määravad iga üksiku valgu aminohappejärjestuse.

Kuna nende mitmekesisuses olevad G-valgud osalevad praktiliselt igas raku kontrollimis- ja regulatsiooniprotsessis ning aktiveeritud ja inaktiveeritud oleku vaheline seos on väga dünaamiline, pole nende kontsentratsiooni või aktiivsuse ülevaade rakkudes võimalik ja see poleks mõttekas. Seda, kas kõik võrgus olevad G-valgud täidavad “normaalset” tööd, saab tervisliku seisundi kaudu hinnata ainult kaudselt.

Haigused ja häired

Valkude puhul, mis on ensüümi, hormooni või muude funktsionaalsete ühikute funktsionaalne või aktiveeriv osa, on oht, et nende aminohapete järjestuse viga põhjustab nende funktsiooni kaotamise ja ensüümi või hormooni osa oma tõhususe kaotamise. Enamikul “valgudefektide” juhtudest on olemas vastav geneetiline defekt.

Geenisegmendi muteerimine viib aminohappejärjestuse valesti määratlemiseni ja seega vastava valgu vale ehitamiseni. G-valke ei ole säärastest geneetiliselt määratud vigadest säästetud. Kuid G-valgud kaotavad oma funktsiooni ka siis, kui süü seisneb G-valguga seotud retseptorites.

Mõlemal juhul käivitab signaalide edastamise vähenenud võime teatud haiguse või aitab kaasa selle arengule. G-valkude funktsioonihäiretega seotud haigused on näiteks pseudohüpoparatüreoidism, akromegaalia, kilpnäärme hüperfunktsionaalne adenoom, munasarjade kasvajad ja mõned teised.