जी प्रोटीन: संरचना, प्रकार और कार्य - जीवविज्ञान - 2025

जी प्रोटीन, या गुआनिन न्यूक्लियोटाइड बंधनकारी प्रोटीन, प्लाज्मा झिल्ली संकेत "युग्मक" प्रोटीन यूकेरियोटिक जीव में कई संकेत पारगमन प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण कार्य है कि एक परिवार से संबंधित के साथ जुड़े प्रोटीन होते हैं।

साहित्य में, जी प्रोटीन को द्विआधारी आणविक स्विच के रूप में वर्णित किया जाता है, क्योंकि उनकी जैविक गतिविधि न्यूक्लियोटाइड प्रजातियों द्वारा दी गई उनकी संरचना में परिवर्तन से निर्धारित होती है, जिसमें वे बांधने में सक्षम होते हैं: गुआनोसिन न्यूक्लियोटाइड्स (डिपॉस्फेट (जीडीपी) और ट्राइफॉस्फेट (GTP))।

रास प्रोटीन की संरचना, एक मोनोमेरिक जी प्रोटीन (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से मार्क 'अबस्ट्रज़')

वे आम तौर पर जी-प्रोटीन-युग्मित रिसेप्टर्स (जीपीसीआर) के रूप में जाने वाले प्रोटीन के एक परिवार के रिसेप्टर्स द्वारा सक्रिय होते हैं, जो एक बाहरी प्रारंभिक संकेत प्राप्त करते हैं और इसे सक्रियण में परिवर्तन करने वाले सुधारों में परिवर्तित करते हैं, जो इसे बाद में एक अन्य प्रभावकार प्रोटीन के सक्रियण में अनुवादित किया गया है।

कुछ लेखक मानते हैं कि प्रोटीन के इस परिवार के लिए कोडिंग जीन एक सामान्य पैतृक जीन के दोहराव और विचलन द्वारा विकसित हुआ, जिसका उत्पाद परिष्कृत और विशेष रूप से अधिक से अधिक था।

सेलुलर प्रोटीन के महान विविधता के बीच, इन प्रोटीनों में प्रोटीन संश्लेषण के दौरान मैक्रोमोलेक्यूल्स का अनुवाद होता है, हार्मोनल संकेतों और संवेदी उत्तेजनाओं का पारगमन, साथ ही साथ कोशिका प्रसार और भेदभाव का विनियमन।

इस प्रकार के प्रोटीन के दो वर्गों का वर्णन किया गया है: छोटे जी प्रोटीन और हेटोट्रिमेरिक जी प्रोटीन। जी प्रोटीन की पहली त्रि-आयामी संरचना एक दशक पहले एक छोटे से जी प्रोटीन जिसे रास के नाम से जाना जाता था, से अधिक थी।

संरचना

संरचनात्मक रूप से, दो प्रकार के जी प्रोटीन को मान्यता दी जाती है: छोटे जी प्रोटीन और बहुत अधिक जटिल हेटरोट्रिमिक जी प्रोटीन।

छोटे जी प्रोटीन लगभग 200 अमीनो एसिड अवशेषों और लगभग 20-40 केडीए के एक एकल पॉलीपेप्टाइड से बने होते हैं, और उनकी संरचना में एक संरक्षित उत्प्रेरक डोमेन (जी डोमेन) है जो पांच α- हेलिकेस, छह β-मुड़ा हुआ चादर से बना है, और पांच पॉलीपेप्टाइड लूप।

दूसरी ओर, हेटरोट्रिमेरिक जी प्रोटीन, अभिन्न झिल्ली प्रोटीन होते हैं जो तीन पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से बने होते हैं, जिन्हें α, β, और un सबयूनिट्स के रूप में जाना जाता है।

-Α सबयूनट का वजन 40 और 52 केडीए के बीच होता है, इसमें गाइनिन न्यूक्लियोटाइड बंधन क्षेत्र होता है और इसमें जीटीपी के फॉस्फेट समूहों के बीच बॉन्ड को हाइड्रोलाइज करने के लिए जीटीपीएस गतिविधि होती है।

विभिन्न G प्रोटीनों के α सबयूनिट्स कुछ संरचनात्मक डोमेन को साझा करते हैं जैसे कि GTP बाइंडिंग और हाइड्रोलिसिस, लेकिन रिसेप्टर और प्रभावकारी प्रोटीन के लिए उनके बाध्यकारी साइटों में बहुत भिन्न होते हैं।

--The सबयूनिट में थोड़ा कम आणविक भार (35 और 36 केडीए के बीच) होता है।

दूसरी ओर, γ सबयूनिट बहुत छोटा होता है और इसमें 8 kDa का अनुमानित आणविक भार होता है।

सभी हेटेरोट्रिमिक जी प्रोटीन में 7 ट्रांसमेंब्रेनर डोमेन हैं और ity और γ डोमेन के लिए अनुक्रम अनुक्रम साझा करते हैं। ये दो डोमेन इतनी मजबूती से जुड़े हुए हैं कि इन्हें एक कार्यात्मक इकाई के रूप में देखा जाता है।

प्रकार

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, जी प्रोटीन दो प्रकार के होते हैं: छोटे और हेटरोट्रिमिक।

छोटे जी प्रोटीन की कोशिका वृद्धि, प्रोटीन स्राव और इंट्रासेल्युलर पुटिका संपर्क में भूमिकाएं होती हैं। दूसरी ओर, हेटरोट्रिमेरिक जी प्रोटीन सतह रिसेप्टर्स से संकेतों के पारगमन से जुड़े होते हैं, और स्विच के रूप में भी कार्य करते हैं जो संबद्ध न्यूक्लियोटाइड के आधार पर दो राज्यों के बीच वैकल्पिक होते हैं।

छोटे जी प्रोटीन

इन प्रोटीनों को छोटे GTPases, छोटे GTP- बाध्यकारी प्रोटीन या रास प्रोटीन सुपरफैमिली भी कहा जाता है और नियामक कार्यों के साथ GTP हाइड्रॉलिस के बड़े वर्ग के भीतर एक स्वतंत्र सुपरफैमिली बनाते हैं।

ये प्रोटीन बहुत विविध हैं और कई सेलुलर प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं। उन्हें एक संरक्षित GTP- बाध्यकारी डोमेन, "G" डोमेन की विशेषता है। इस फॉस्फेट न्यूक्लियोटाइड के बंधन से छोटे जी प्रोटीन में उनके उत्प्रेरक डोमेन में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है।

इसकी गतिविधि GTPase Activating Protein (GAP) और Guanine Nucleotide Exchange Factor (GEF) से निकटता से संबंधित है।

यूकेरियोट्स में छोटे जी प्रोटीन के पांच वर्गों या परिवारों का वर्णन किया गया है:

-Ras

-Rho

-Rab

-सर 1 / अरफ

-Ran

रास और Rho प्रोटीन जीन की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं और Rho प्रोटीन साइटोस्केलेटन के पुनर्गठन को भी नियंत्रित करते हैं। रब और सर 1 / आरएफ समूह प्रोटीन वेसिकुलर ट्रांसपोर्ट को प्रभावित करते हैं और रैन प्रोटीन परमाणु परिवहन और सेल चक्र को नियंत्रित करते हैं।

हेटरोट्रिमिक जी प्रोटीन

इस प्रकार का प्रोटीन दो अन्य प्रोटीन कारकों के साथ भी जुड़ा होता है, ताकि बाहरी वातावरण से कोशिका के आंतरिक भाग तक पहुंचने वाला मार्ग निम्नलिखित क्रम में तीन तत्वों से बना हो:

1. रिसेप्टर्स मिलकर जी प्रोटीन
2. जी प्रोटीन
3. प्रोटीन या चैनलों प्रभावोत्पादक

हेटरोट्रिमिक जी प्रोटीन की एक महान विविधता है और यह प्रकृति में मौजूद α सबयूनिट्स की महान विविधता से संबंधित है, जिसमें केवल 20% अमीनो एसिड अनुक्रम संरक्षित है।

Heterotrimeric G प्रोटीन की पहचान आमतौर पर α सबयूनिट की विविधता के लिए की जाती है, जो मुख्य रूप से उनके कार्यात्मक और अनुक्रम समानता पर आधारित है।

Α सबयूनिट चार परिवारों (Gs परिवार, Gi / o परिवार, Gq परिवार और G12 परिवार) से बने होते हैं। प्रत्येक परिवार एक अलग "आइसोटाइप" से बना होता है, जो एक साथ α सबयूनिट्स के 15 से अधिक विभिन्न रूपों को जोड़ते हैं।

जी परिवार

इस परिवार में ऐसे प्रतिनिधि शामिल हैं जो एडिनाइलेट साइक्लेज प्रोटीन के अप-नियमन में भी भाग लेते हैं और अधिकांश सेल प्रकारों में व्यक्त किए जाते हैं। यह दो सदस्यों से बना है: Gs और गोल्फ।

सबस्क्रिप्ट "s" उत्तेजना को संदर्भित करता है और सबस्क्रिप्ट "olf" "गंध" (अंग्रेजी "घ्राण" से) को संदर्भित करता है। गोल्फ प्रोटीन विशेष रूप से गंध के लिए जिम्मेदार संवेदी न्यूरॉन्स में व्यक्त किए जाते हैं।

जी परिवार

यह सबसे बड़ा और सबसे विविध परिवार है। वे कई सेल प्रकारों में व्यक्त किए जाते हैं और विभिन्न प्रकार के एडेनिल साइक्लेज़ के रिसेप्टर-निर्भर निषेध (उपखंड "i" निषेध को संदर्भित करता है)।

गो समूह के α सबयूनिट वाले प्रोटीन विशेष रूप से केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की कोशिकाओं में व्यक्त किए जाते हैं और इनके दो प्रकार होते हैं: ए और बी।

जी परिवार

इस α- सबयूनिट परिवार के साथ प्रोटीन फॉस्फोलिपेज़ सी के नियमन के लिए जिम्मेदार हैं। इस परिवार में चार सदस्य होते हैं जिनके α- सबयूनिट्स विभिन्न जीनों द्वारा व्यक्त किए जाते हैं। वे यकृत कोशिकाओं, गुर्दे की कोशिकाओं और फेफड़ों में प्रचुर मात्रा में हैं।

जी परिवार

यह परिवार सर्वव्यापी रूप से जीवों में व्यक्त किया जाता है और इन उपनिवेशों के साथ प्रोटीन द्वारा विनियमित सटीक सेलुलर प्रक्रियाओं को निश्चितता के साथ नहीं जाना जाता है।

Γ और γ सबयूनिट्स

यद्यपि हेटोट्रिमिक प्रोटीन की पहचान के लिए अल्फा संरचनाओं की विविधता निर्णायक है, अन्य दो सबयूनिट्स के संबंध में भी बहुत विविधता है: बीटा और गामा।

विशेषताएं

जी प्रोटीन प्लाज्मा झिल्ली पर रिसेप्टर्स से इफैक्टर्स चैनलों या एंजाइमों के संकेतों के "चैनलिंग" में भाग लेते हैं।

इस तरह के प्रोटीन के कार्य का सबसे सामान्य उदाहरण एंजाइम एडिनलेट साइक्लेज के नियमन में है, एक एंजाइम जो एडेनोसिन 3 के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार है ', 5'-मोनोफॉस्फेट या बस चक्रीय एएमपी, एक अणु जो दूसरे दूत के रूप में महत्वपूर्ण कार्य करता है। कई ज्ञात सेलुलर प्रक्रियाओं में:

विशिष्ट कार्यों के साथ प्रोटीन के वैकल्पिक फॉस्फोराइलेशन

-गीतिका प्रतिलेखन

साइटोसकेलेटन का पुनर्गठन

-Secretion

झिल्ली का द्विध्रुवीकरण

वे अप्रत्यक्ष रूप से इनोसिटॉल के सिग्नलिंग कैस्केड (फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल और इसके फॉस्फोराइलेटेड डेरिवेटिव) के नियमन में भी भाग लेते हैं, जो कि कैल्शियम-निर्भर प्रक्रियाओं जैसे कि केमोटैक्सिस और घुलनशील कारकों के स्राव के नियंत्रण के लिए जिम्मेदार हैं।

कई आयन चैनल और परिवहन प्रोटीन सीधे जी प्रोटीन परिवार के प्रोटीन द्वारा नियंत्रित होते हैं। इसी तरह, ये प्रोटीन कई संवेदी प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं जैसे कि दृष्टि, गंध, अन्य।

वो कैसे काम करते है?

प्रभावकारी प्रोटीन के साथ एक जी प्रोटीन की बातचीत का तरीका प्रत्येक वर्ग या प्रोटीन के परिवार के लिए विशिष्ट है।

झिल्ली रिसेप्टर-युग्मित जी प्रोटीन (हेटोट्रिमेरिक जी प्रोटीन) के लिए, एक ग्रेन न्यूक्लियोटाइड जैसे कि जीडीपी या ग्वानोसिन डिपोस्फेट को α सबयूनिट के साथ बांधने से तीन सबयूनिट्स का जुड़ाव होता है, जो Gαβγ या G-GDP के रूप में जाना जाता है। जो झिल्ली से जुड़ा होता है।

यदि जीडीपी अणु का बाद में जीटीपी अणु के लिए आदान-प्रदान किया जाता है, तो जीटीपी से बाध्य α सबयूनिट β और its सबयूनिट्स से अलग हो जाता है, जो Gα-GTP के रूप में जाना जाता है एक अलग परिसर बनाता है, जो इसके एंजाइमों की गतिविधि को बदलने में सक्षम है। लक्ष्य वाहक प्रोटीन।

इस सबयूनिट की हाइड्रोलाइटिक गतिविधि इसे सक्रियण को समाप्त करने की अनुमति देती है, जो निष्क्रिय संचलन को पारित करते हुए, नए जीडीपी के लिए जीटीपी का आदान-प्रदान करती है।

जी प्रोटीन के साथ जुड़ने वाले उत्साहित रिसेप्टर्स की अनुपस्थिति में, जीडीपी के लिए जीडीपी के आदान-प्रदान की यह प्रक्रिया बहुत धीमी है, जिसका अर्थ है कि हेटेरोट्रिमिक जी प्रोटीन केवल शारीरिक रूप से महत्वपूर्ण दर पर जीटीपी के लिए जीडीपी का आदान-प्रदान करते हैं जब वे उनके लिए बाध्य होते हैं उत्साहित रिसेप्टर्स।

संदर्भ

1. गिलमैन, जी। (1987)। जी प्रोटीन: ट्रांसड्यूसर्स ऑफ रिसेप्टर-जनरेट सिग्नल। जैव रसायन विज्ञान में वार्षिक समीक्षा, 56, 615-649।
2. मिलिगन, जी।, और कोस्टेनिस, ई। (2006)। हेटरोट्रिमिक जी-प्रोटीन: एक छोटा इतिहास। ब्रिटिश जर्नल ऑफ फार्माकोलॉजी, 147, 546–555।
3. ऑफिसर्सन, एस (2003)। Transmembrane सिग्नलिंग में ट्रांसड्यूसर के रूप में जी-प्रोटीन। जीवविज्ञान और आणविक जीवविज्ञान में प्रगति, 83, 101130।
4. साइमन, एम।, स्ट्रैथमैन, सांसद, और गौतम, एन। (1991)। सिग्नल ट्रांसडक्शन में जी प्रोटीन की विविधता। विज्ञान, 252, 802-808।
5. सिरोवाटकिना, वी।, एलेग्रे, को, डे, आर।, और हुआंग, एक्स (2016)। जी-प्रोटीन के विनियमन, सिग्नलिंग और फिजियोलॉजिकल फ़ंक्शंस। जर्नल ऑफ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी, 428 (19), 38503868।