的ģ 蛋白，或鸟嘌呤核苷酸结合蛋白，是与质膜属于家族具有在真核生物许多信号转导过程的重要功能的信号“成色剂”的蛋白质相关的蛋白质。
在文献中，G蛋白被描述为二元分子开关，因为其生物学活性取决于它们能够结合的核苷酸种类所赋予的结构变化：鸟苷核苷酸（二磷酸（GDP）和三磷酸（GTP））。
Ras蛋白（单体G蛋白）的结构（来源：Wikimedia Commons，Mark'AbsturZ'）
它们通常被称为G蛋白偶联受体（GPCR）的蛋白质家族的受体激活，该受体接收外部初始信号并将其转换为触发激活的构象变化，随后将其翻译为另一种效应蛋白的激活。
一些作者认为，这一蛋白质家族的编码基因是通过共同祖传基因的复制和发散而进化而来的，其祖先的产物越来越细化和专门化了。
这些蛋白质具有多种细胞功能，包括蛋白质合成过程中的大分子移位，激素信号和感觉刺激的转导以及细胞增殖和分化的调节。
已经描述了两类这种蛋白质：小G蛋白和异三聚体G蛋白。G蛋白的第一个三维结构是十多年前从一种称为Ras的小G蛋白衍生而来的。
结构体
从结构上讲，公认的G蛋白有两种：小G蛋白和复杂得多的异三聚G蛋白。
小G蛋白由约200个氨基酸残基和约20-40 kDa的单个多肽组成，并且在其结构中存在一个保守的催化结构域（G结构域），该结构域由5个α螺旋，6个β折叠片和五个多肽环。
另一方面，异三聚体G蛋白是由三个多肽链（称为α，β和γ亚基）组成的完整膜蛋白。
-α亚基重40至52 kDa，具有鸟嘌呤核苷酸结合区，并具有GTPase活性以水解GTP磷酸基团之间的键。
不同G蛋白的α亚基共有一些结构域，例如GTP结合和水解结构域，但它们与受体和效应蛋白的结合位点却大不相同。
-β亚基的分子量略低（介于35和36 kDa之间）。
-另一方面，γ亚基要小得多，分子量约为8 kDa。
所有异三聚体G蛋白均具有7个跨膜结构域，并且与β和γ结构域共享序列相似性。这两个域是如此紧密地联系在一起，以至于它们被视为一个功能单元。
种类
如上所述，G蛋白有两种类型：小和异源三聚体。
小G蛋白在细胞生长，蛋白分泌和细胞内囊泡相互作用中起作用。另一方面，异源三聚体G蛋白与来自表面受体的信号转导相关，并且还充当开关，根据相关的核苷酸在两种状态之间交替。
小G蛋白
这些蛋白也称为小GTP酶，小GTP结合蛋白或Ras蛋白超家族，并在具有调节功能的GTP大水解酶类中形成一个独立的超家族。
这些蛋白质非常多样，可以控制多个细胞过程。它们的特征在于保守的GTP结合结构域，“ G”结构域。该磷酸核苷酸的结合在小G蛋白中的催化结构域中引起重要的构象变化。
它的活性与GTPase激活蛋白（GAP）和鸟嘌呤核苷酸交换因子（GEF）密切相关。
真核生物中已经描述了五类小G蛋白家族：
-拉斯
-罗
-拉布
-Sar1 / Arf
-冉
Ras和Rho蛋白质控制基因表达，Rho蛋白质也调节细胞骨架的重组。Rab和Sar1 / Arf组蛋白影响囊泡转运，Ran蛋白调节核转运和细胞周期。
异三聚体G蛋白
这种类型的蛋白质还应与其他两个蛋白质因子相关联，因此从外部环境到细胞内部的信号传导途径由以下三个元素组成：
- 与 G蛋白偶联的受体
- 在聚体G蛋白
- 所述蛋白或通道效应
异源三聚体G蛋白的多样性很大，这与自然界中存在的α亚基的多样性有关，其中仅保留20％的氨基酸序列。
异源三聚体G蛋白通常归因于α亚基的多样性，主要基于它们的功能和序列相似性。
α亚基由四个家族组成（Gs家族，Gi / o家族，Gq家族和G12家族）。每个家族由不同的“同种型”组成，这些“同种型”加在一起最多可以包含15种以上不同形式的α亚基。
G家族
这个家族的代表也参与腺苷酸环化酶蛋白的上调，并在大多数细胞类型中表达。它由两个成员组成：Gs和Golf。
下标“ s”是指刺激，下标“ olf”是指“气味”（源自英语“ olfaction”）。高尔夫球蛋白尤其在负责嗅觉的感觉神经元中表达。
G家族
这是最大和最多样化的家庭。它们在许多细胞类型中表达，并介导各种类型的腺苷酸环化酶的受体依赖性抑制（下标“ i”是指抑制）。
具有Go组的α亚基的蛋白质尤其在中枢神经系统的细胞中表达，并且具有两个变体：A和B。
G家族
具有该α亚基家族的蛋白质负责调节磷脂酶C。该家族由四个成员组成，这些成员的α亚基由不同的基因表达。它们富含肝细胞，肾细胞和肺。
G家族
该家族在生物体中无处不在表达，尚不确定由具有这些亚基的蛋白质调节的确切细胞过程。
Β和γ亚基
尽管α结构的多样性对于异源三聚体蛋白质的鉴定起决定性作用，但相对于其他两个亚基：β和γ也存在很多多样性。
特征
G蛋白参与从质膜上的受体到效应子通道或酶的信号“通道”。
这类蛋白质功能的最常见例子是调节腺苷酸环化酶（一种负责合成腺苷3'，5'-单磷酸或简单地环状AMP的酶），该分子具有重要的功能作为第二信使。在许多已知的细胞过程中：
-具有特定功能的蛋白质的选择性磷酸化
-基因转录
-细胞骨架的重组
-分泌
-膜去极化
它们还间接参与肌醇（磷脂酰肌醇及其磷酸化衍生物）的信号级联的调节，这些信号级联负责控制钙依赖性过程，例如趋化性和可溶性因子的分泌。
许多离子通道和转运蛋白直接由G蛋白家族的蛋白控制，同样，这些蛋白也参与了许多感觉过程，例如视觉，嗅觉等。
它们如何工作？
G蛋白与效应蛋白相互作用的方式对每种蛋白或蛋白家族都是特定的。
对于与膜受体偶联的G蛋白（异三聚体G蛋白），鸟嘌呤核苷酸（例如GDP或鸟苷二磷酸）与α亚基的结合会导致这三个亚基缔合，形成称为Gαβγ或G-GDP的复合物，附着在膜上
如果随后将GDP分子交换为GTP分子，则与GTP结合的α亚基会与β和γ亚基解离，形成称为Gα-GTP的独立复合物，该复合物能够改变其酶或目标载体蛋白。
该亚基的水解活性使其完成活化过程，将GTP交换为新的GDP，从而转变为非活性构象。
在缺乏与G蛋白缔合的兴奋受体的情况下，从GDP到GTP的交换过程非常缓慢，这意味着异三聚体G蛋白在与GTP结合时仅以生理上重要的速率将GDP交换为GTP。激动的受体。
参考文献
- Gilman，G。（1987）。G蛋白：受体产生信号的转导子。生物化学年度评论，56，615-649。
- Milligan，G.和Kostenis，E.（2006）。异三聚体G蛋白：历史很短。《英国药理学杂志》，147，546–555。
- Offermanns，S。（2003）。G蛋白作为跨膜信号转导的换能器。生物物理学与分子生物学进展，83，101–130。
- 西蒙，M。，斯特拉斯曼，国会议员和乔塔姆，N。（1991）。信号转导中G蛋白的多样性。科学252，802-808。
- Syrovatkina，V.，Alegre，KO，Dey，R.，&Huang，X.（2016年）。G蛋白的调控，信号传导和生理功能。Journal of Molecular Biology，428（19），3850-3868。