1971 р. – вперше показано необхідність ГТФ для стимуляції аденілатциклази глюкагоном р. – виділено білок Gt- трансдуцин, що зв язує родопсин з фосфодиестеразою з ГТФ фоторецепторів р. – виділено ГТФ - зв язуючий білок Gs, що з єднує стимулюючі рецептори з аденілатциклазою рр. – доведено, що фосфоліпази регулюються гормонами інтеротрансмитерами через Gp- білки.

Термін G-білки найчастіше вживається для позначення гетеродимерних (великих) гуазинтрифосфат-звязуючих білків, що складаються з трьох субодиниць α, β та γ. Існує ще один клас ГТФ-звязуючих білків – мономерні, які називають малими G-білками. Вони гомологічні до α-субодиниці великих.

ГДФ може утворюватисяв клітині із ГТФ внаслідок дефосфорилювання ферментами ГТФазами, зокрема такими, як : гетеродимерні G- білки та малі ГТФази родини Ras, що беруть участь у передачі сигналу ; фактори трансляції, що здійснюють гідроліз ГТФ під час ініціації, елонгації та термінації трансляції ; тубулін та гомологи тубуліну прокаріот, що є елементами цитоскелету ; моторні білки, наприклад, динаміт.

Структура гетеродимерного G- білка, що складається із химерної α - субодиниці ( синя ) та βγ комплексу ( зелене, жовте, червоне )

γ - субодиниця зв язана з внутрішнім шаром біологічної мембрани гераніл - гераніловим ланцюгом (20 атомів вуглецю в ланцюзі ), близьким за структурою до холестерину. α - субодиниця також зв язана з мембраною жирною кислотою з довжиною ланцюга в 14 атомів вуглецю. Такі зв язки забезпечують те, що комплекс G- білка утримуються в цій мембрані, але здатний легко рухатися у цій площині.

Весь G- білок заякорений у мембрані за допомогою ліпідів, один з яких ковалентно приєднаний до N- кінця α - субодиниці, а інший – до С - кінця γ - субодиниці. Рис. Гетеродимерний G- білок приєднаний до ліпідного бішару : фосфоліпіди ( зафарбовані сірим ); α - субодиниця ( зафарбована жовтим ); Β - та γ - субодиниці ( зафарбовані синім ).

Рецептори, спряжені з G-білками, – найбільша родина клітинних рецепторів, що забезпечують сприйняття гормонів; нейромедіаторів; локальних регуляторів, а також забезпечують зір; нюх; відчуття смаку хребетних.

Функціональний цикл G- білків

Передача сигналу починається тоді, коли на клітинний рецептор діє відповідний ліганд, внаслідок чого рецептор активує і змінює конформацію. Активований рецептор вливає на G-білок (який або перебуває з ним у постійному комплексі, або асоціює після активації), через що структура α- субодиниці змінюється таким чином, що вона вивільняє звязану мрлекулу ГДФ. Місце цієї молекули швидко займає ГТФ. Це призводить до активауії G-білка та змін у його структурі: α- субодиниця втрачає спорідненість до βγ-комплексу, і він дисоціює.

У такому активованому стані як ГТФ- звязана α-субодиниця, так і до βγ-комплекс, можуть здійснювати передачу сигналу: активувати певні ферменти або впливати на стан іонних каналів. α-субодиниця є ГТФазою, і як тільки вона гідролізує приєднаний ГТФ до ГДФ, відразу ж інактивується, і тримерна структура G- білка відновлюється. Таким чином відбувається вимкнення сигналу. Інактивований G-білок може взаємодіяти із наступною молекулою рецептора і знову активуватись.

Ефективність передачі певного сигналу через G- білок залежить від співвідношення між концентрацією активної, ГТФ - зв язаної, та неактивної, ГДФ - зв язаної, форм. Це співвідношення у свою чергу залежить від двох констант : константи дисоції ГДФ ; константи швидкості гідролізу ГТФ.

Основні родини гетеротримерних G-білків на основі амінокислотної послідовності α-субодиниці РодинаДеякі члени Субодиниця, що відповідає за ефект Функції I GsGs α Активація аденілатциклази, відкриття кальцієвих каналів G olf α Активація аденілатциклази у нюхових нейронах II GiGi αІнгібування аденілатциклази βγВідкривання калієвих каналів GoGo βγ Відкривання калієвих каналів, закривання кальцієвих каналів α і βγАктивація фосфоліпази С-β G t (трансдуцин)α Активація цГМФ- фосфодіестерази уфоторецепторах хребетних IIIGqGq αАктивація фосфоліпази С-β IVG 12/13 α Активація мономерних ГТФаз родини Rho, що регулюють актиновий цитоскелет

Ймовірно, що з G- білками взаємодіє цитоскелет, завдяки чому регулюють секрецію і ендоцитоз. З мембранних і внутрішньоклітинних мішеней G- білків найкраще вивчені 1) аденілатциклази ; 2) фосфодіестерази сітківки ока. Ці два ферменти принципово відрізняються один від одного за структурою і механізмом їх регулювання G- білками.