חלבון G הוא קומפלקס חלבוני שמעורב בתגובת שרשרת תוך תאית נפוצה. תגובת השרשרת הזו היא חלק ממנגנון תקשורת תוך תאי שמופעל על ידי קולטן ומוביל לתהליכים תאיים רבים ומגוונים. הסרטון שלפנינו מציג את השחקנים המרכזיים בתגובת חלבוני ה-G ואת תפקידם בתגובת השרשרת. הסרטון הוא באנגלית, לכן הוספתי עבורכם בהמשך העמוד תרגום שלו והסברים.
הסרטון נלקח מהספר: Essential Cell Biology, 3rd Edition מאת Alberts, Bray, Hopkin, Johnson, Lewis, Raff, Roberts, & Walter, בהוצאת Garland Science. לאתר הספר
GTP היא מולקולה עתירת אנרגיה שממלאת תפקיד חשוב בתהליכים תאיים רבים. המבנה של ה-GTP דומה לזה של מולקולת האנרגיה הבסיסית ATP והוא למעשה המצע (סובסטרט) של תהליך הייצור שלו. בדומה ל-ATP, הידרוליזה של הפוספט השלישי מביאה לשחרור אנרגיה ולקבלת GDP+Pi. האנרגיה מתועלת לתגובה האנזימטית הרלוונטית (שינוי מבני במקרה של תת-יחידה אלפא שעליה נדבר בהמשך).
קולטנים רבים שמצומדים לחלבוני G מכילים אזור חוץ-ממברנלי. כשהורמון מתאים נקשר לאזור הזה הוא מתחיל תגובת שרשרת שמערבת את חלבוני ה-G. הקולטן עובר שינוי מבני (שינוי קונפורמציה) שמשליך גם על האזור התוך תאי. הקולטן מופעל ומושך אליו את קומפלקס חלבוני ה-G, המכיל שלושה חלבונים הקושרים GTP (מכאן ה-G). שלושת חלבוני ה-G הם אלפא, בטא וגמא, כאשר אלפא וגמא מעוגנים לממברנה על ידי קישור קוולנטי לליפידים.
בהיעדר אות, חלבוני ה-G קשורים זה לזה, תת-יחידה אלפא קושרת GDP והקומפלקס אינו פעיל. במקרים מסוימים הקומפלקס הבלתי פעיל קשור לקולטן הבלתי פעיל. במקרים אחרים, כמו זה שמתואר בסרטון, הקומפלקס אינו קשור לקולטן. כשההורמון המתאים מפעיל את הקולטן, השינוי המבני בו גורם לשינוי מבני בתת-יחידה אלפא, שמשחררת את ה-GDP וקושרת במקומו GTP. קישור ה-GTP גורם לשינוי מבני בקומפלקס ה-G, שמנתק את יחידות בטא וגמא מיחידה אלפא. בחלק מהמקרים, כמו זה שמוצג בסרטון, האלפא מתנתקת מהבטא והגמא ובמקרים אחרים היא נשארת קשורה אליהם. בכל מקרה שני חלקי הקומפלקס מופעלים ויכולים להפעיל חלבונים אחרים בתא.
חלבוני היעד מופעלים ומפעילים חלבוני יעד המשך בשלב זה תת-יחידה אלפא מפרקת את ה-GTP ל-GDP, שמכבה את התגובה. התהליך מבוקר לעתים על ידי החלבון RGS (ראשי תיבות של "מבקר פעילות חלבוני G). האלפא, שכעת אינה מופעלת, יוצרת קומפלקס חדש ולא פעיל עם בטא וגמא.
כל עוד הקולטן מופעל הוא יוכל להמשיך לשפעל חלבוני G. כשהוא מופעל לאורך זמן, הוא מפסיק בסופו של דבר את פעילותו בלי תלות בכמות ההורמון שעדיין נמצא באזור. במקרה כזה, האזורים הציטופלזמטיים של הקולטן יזורחנו. לאחר שהקולטן זורחן, הוא נקשר בזיקה (אפיניות) גבוהה לחלבון בשם ארסטין, שמבטל את פעולת הקולטן על ידי כל שהוא מונע קשירת חלבוני G. ארסטין משמש גם כחלבון מתווך, שמגייס את הקולטנים המזורחנים לגומחות קלאת'רין. משם נכנס הקולטן לתא, כדי שימוחזר או ישמש להפעלת תגובות שרשרת אחרות.
ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בתגובה לכתבה זו ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
