بروتين جي

تحت الاسم بروتينات جي هي مجموعة غير متجانسة من البروتينات التي يمكن أن تربط نيوكليوتيدات غوانوزين ثنائي الفوسفات (GDP) و guanosine triphosphate (GTP).

يلعبون دورًا مهمًا في نقل و "ترجمة" الإشارات خارج الخلية إلى الخلية وداخلها. بروتينات G غير المتجانسة المرتبطة بالغشاء هي الوسيط بين الفضاء خارج الخلية وداخلها وما يسمى ببروتينات G الصغيرة ، الموجودة في العصارة الخلوية للخلايا ، تضمن نقل الإشارات داخل الخلية.

ما هو بروتين جي؟

تمثل بروتينات G ، المعروفة أيضًا باسم GTPases ، مجموعة غير متجانسة من البروتينات التي تلعب دورًا مهمًا في نقل الإشارات خارج الخلية إلى داخل الخلية وداخلها. تتميز جميع بروتينات G بحقيقة أنها يمكن أن تربط النيوكليوتيدات GTP و GDP.

يمكن تقسيمها إلى مجموعتين كبيرتين من بروتينات G غير المتجانسة المرتبطة بالغشاء وما يسمى ببروتينات G الأحادية الصغيرة. توجد بروتينات G الأحادية في العصارة الخلوية للخلايا وتعمل بمثابة رسل ثانٍ لنقل الإشارات داخل الخلية. تتكون بروتينات G المرتبطة بالغشاء من الوحدات الفرعية Alfa و Beta و Gamma. في الحالة غير النشطة ، يرتبط الناتج المحلي الإجمالي بوحدة ألفا الفرعية.

يقوم المنبه خارج الخلية (الإشارة) بتحريك عملية يتم فيها استبدال الناتج المحلي الإجمالي بـ GTP وفي نفس الوقت يحدث التفكك بين الوحدة الفرعية ألفا والوحدة الفرعية بيتا جاما. تظل وحدتا بيتا وجاما الفرعيتان معًا كوحدة وظيفية نشطة حتى في العمليات اللاحقة كوحدة فرعية بيتا جاما. وبالتالي فإن تبادل الناتج المحلي الإجمالي بواسطة GTP يتوافق مع التبديل من "وضع إيقاف التشغيل" غير النشط إلى "وضع التشغيل" المنشط.

الوظيفة والتأثير والمهام

مثل الخلايا الحيوانية ، الخلايا البشرية محمية بغشاء خلوي لا يسهل اختراقه للجزيئات الكبيرة أو الجراثيم المسببة للأمراض. من ناحية ، يوفر غشاء الخلية الحماية للعصارة الخلوية الداخلية ونواة الخلية ؛ من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون هذا مشكلة في الاتصال وتبادل المعلومات الضروري بين الخلايا ، داخل الخلية وبين الفضاء خارج الخلية وداخل الخلية.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لبروتينات G غير المتجانسة المرتبطة بالغشاء ، والتي يُعرف منها حوالي 21 وحدة فرعية مختلفة من ألفا ، في نقل الإشارة من الفضاء خارج الخلية إلى داخل الخلية. تعتبر عمليات نقل الإشارات ضرورية لنقل الإشارات وترجمة "تعليمات" معينة إلى عمليات التمثيل الغذائي الخلوي. الهدف هو تلقي الرسائل المهمة التي يتم إحضارها إلى الخلية من الخارج عبر مواد مرسال أو هرمونات أو ناقلات عصبية وترجمتها على أنها "تعليمات عمل" للخلية ونقلها إلى رسل ثانٍ داخل الخلية ، مما يضمن مزيدًا من النقل داخل العصارة الخلوية .

تلعب عملية التنبيغ أيضًا دورًا مهمًا في نقل بعض المحفزات الحساسة مثل البصر والسمع والذوق والشم. لا يقل نقل الإشارة أهمية عن عمل حلقات تحكم معينة تتحكم في درجة حرارة الجسم وضغط الدم ووظيفة القلب والعديد من العوامل اللاواعية الأخرى. بعبارات بسيطة ، تجسد بروتينات G غير المتجانسة المثبتة في غشاء الخلية نقطة المقاصة النشطة لمواد الإشارة ، والتي يتم نقلها في شكل محوّل إلى بروتينات G الصغيرة داخل الخلية ، والتي تعمل بمثابة رسل ثانٍ.

تؤدي بروتينات G الصغيرة ، التي يُعرف منها أكثر من 100 شكل مختلف ، مجموعة واسعة من المهام داخل الخلية.على سبيل المثال ، يشاركون في تنظيم التعبير الجيني ، وتنظيم الهيكل الخلوي ، ونقل المواد بين النواة والسيتوبلازم ، وكذلك تبادل المواد مع الجسيمات الحالة وتكاثر الخلايا.

التعليم والوقوع والخصائص والقيم المثلى

كما هو الحال مع جميع البروتينات الأخرى ، فإن اللبنات الأساسية لبروتينات G هي ما يسمى بالأحماض الأمينية البروتينية ، 23 منها معروف حتى الآن. في حين أن عملية التمثيل الغذائي للخلية قادرة على تصنيع معظم الأحماض الأمينية نفسها ، إلا أن القليل من الأحماض الأمينية التي توصف بأنها ضرورية يجب تناولها مع الطعام.

يتم تجميع البروتينات إما من الألف إلى الياء عن طريق توتير الأحماض الأمينية معًا في التسلسل المحدد وراثيًا أو عن طريق تجميع الأجزاء الموجودة من البروتينات طويلة السلسلة المفككة جزئيًا. يمكن أن تتكون الأجزاء أيضًا من ببتيدات أو عديد ببتيدات والتي ، وفقًا للتعريف ، تتكون من أقل من 100 حمض أميني. يحدث تخليق البروتينات G في كل خلية فردية في عمليات معقدة تعتمد على شرائح الجينات التي تم نسخها سابقًا في mRNA ، والتي تحدد تسلسل الأحماض الأمينية لكل بروتين على حدة.

نظرًا لأن بروتينات G في تنوعها تشارك عمليًا في جميع عمليات التحكم والتنظيم لكل خلية مفردة ، والعلاقة بين الحالة المفعلة وغير النشطة ديناميكية للغاية ، فإن لقطة لتركيزها أو نشاطها في الخلايا غير ممكنة ولن تكون ذات معنى. لا يمكن تقييم ما إذا كانت جميع البروتينات G في الشبكة تؤدي عملًا "طبيعيًا" إلا بشكل غير مباشر من خلال الحالة الصحية.

الأمراض والاضطرابات

في حالة البروتينات التي هي جزء وظيفي أو منشط من إنزيم أو هرمون أو وحدات وظيفية أخرى ، هناك خطر أن يؤدي خطأ في تسلسل الأحماض الأمينية إلى فقدانها لوظائفها وفقدان الإنزيم أو الهرمون جزءًا من فعاليته. في معظم حالات "عيب البروتين" يوجد عيب جيني مقابل.

يؤدي تحور جزء الجين إلى تحديد غير صحيح لتسلسل الأحماض الأمينية وبالتالي إلى تكوين غير صحيح للبروتين المقابل. لا تُعفى بروتينات G من مثل هذه الأخطاء المحددة وراثيًا في المخطط. ومع ذلك ، تفقد البروتينات G وظيفتها أيضًا إذا كان الخطأ يكمن في المستقبلات المقترنة بالبروتين G.

في كلتا الحالتين ، يؤدي انخفاض القدرة على نقل الإشارات إلى ظهور مرض معين أو المساهمة في تطوره. الأمراض المرتبطة بوظيفة البروتينات G ، على سبيل المثال ، قصور جارات الدرقية الكاذب ، ضخامة النهايات ، الورم الغدي الدرقية المفرط وظيفيًا ، أورام المبايض وعدد قليل من الأمراض الأخرى.