Mõiste G valgud Termin "valk" viitab mittehomogeensele valkude rühmale, mis võib siduda guanosiindifosfaadi (GDP) ja guanosiintrifosfaadi (GTP) nukleotiide. Nad täidavad kriitilist funktsiooni rakuväliste signaalide ülekandmisel ja raku sees transleerimisel. Membraaniga seotud, heterotrimeerne G valgud on rakuvälise ja rakusisese ruumi vahelised vahendajad ning nn väikesed G-valgud, mis asuvad rakkude tsütosoolis, tagavad signaalide edasikandumise rakus.
Mis on G-valk?
G valgud, tuntud ka kui GTPaasid, esindavad inhomogeenset valkude rühma, millel on kriitiline roll rakuväliste signaalide ülekandmisel rakku ja selle sees. Kõiki G-valke iseloomustab nende võime siduda nukleotiide GTP ja GDP. Neid saab jagada membraaniga seotud heterotrimeersete G-valkude ja nn väikeste monomeersete G-valkude kahte suurde rühma. Monomeersed G-valgud asuvad rakkude tsütosoolis ja toimivad rakusisene signaaliülekande teistena. Membraaniga seotud G-valgud koosnevad alfa-, beeta- ja gamma-subühikutest. Mitteaktiivses olekus on SKP seotud alfa allüksusega. Rakuväline stiimul (signaal) käivitab protsessi, kus SKP asendatakse GTP-ga ja samaaegselt toimub alfa- ja beeta-gamma-subühiku dissotsiatsioon. Kaks beeta- ja gamma-subühikut jäävad järgnevate protsesside ajal koos aktiivse funktsionaalse üksusena beeta-gamma-subühikuna. Seega vastab SKP asendamine GTP-ga üleminekule passiivsest asendist „OFF“ asendisse „ON“ asendisse.
Funktsioon, tegevus ja rollid
Inimrakke, nagu ka loomarakke, kaitseb a rakumembraan mis pole suurtele kergesti läbilaskev molekulid või patogeenne mikroobe. Ühelt poolt rakumembraan pakub sisemise tsütosooli ja tuuma kaitset; teisest küljest võib see osutuda probleemiks vajaliku suhtlemise ja infovahetuse jaoks rakkude vahel, rakusiseselt ning rakuvälise ja rakusisese ruumi vahel. Membraani heterotrimeersete G-valkude, millest on teada umbes 21 erinevat alfa-subühikut, peamine ülesanne on signaali ülekandmine rakuvälisest ruumist raku sisemusse. Signaali ülekandmine on hädavajalik signaalide edastamiseks ja spetsiifiliste "juhiste" tõlkimiseks raku ainevahetusprotsessidesse. Küsimus on oluliste teadete vastuvõtmises, mis edastatakse rakku väljastpoolt messenger-ainete kaudu, hormoonid või neurotransmitterid, tõlkides need raku “tööjuhistena” ja toimetades need raku sisemusse teisele kullerile, mis tagab edasise transpordi tsütosoolis. Samuti mängib transduktsiooniprotsess olulist rolli teatud tundlike stiimulite, näiteks nägemise, kuulmise, maitse ja lõhn. Signaali ülekandmine on võrdselt oluline teatud reguleerivate vooluringide toimimiseks, mille kaudu kehatemperatuur, veri surve, süda funktsiooni ja paljusid muid teadvustamata parameetreid kontrollitakse. Lihtsustatult öeldes on ankurdatud heterotrimeersed G-valgud rakumembraan kehastavad signaalainete aktiivset puhastuskohta, mis viiakse transformeeritud kujul raku sees olevatesse väikestesse G-valkudesse, mis toimivad teise käskjalana. Väikesed G-valgud, millest on teada üle 100 erineva vormi, täidavad rakus mitmesuguseid ülesandeid. Näiteks osalevad nad geen ekspressioon, tsütoskeleti organiseerimine, ainete transport tuuma ja tsütoplasma vahel ning ainevahetus lüsosoomidega ja rakkude proliferatsioon.
Moodustumine, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused
G-valkude põhilised ehitusplokid, nagu ka kõigi teiste valkude puhul, moodustuvad nn proteogeensetest aminohapped, millest tänaseks on teada 23. Kui rakuline metabolism on võimeline enamikku sünteesima aminohapped iseenesest tuleb vähesed asendamatuks nimetatud aminohapped toiduga alla neelata. Valkude kokkupanek toimub kas nullist kokku nöörides aminohapped geneetiliselt etteantud järjestuses või osaliselt lahti võetud pika ahelaga valkude juba olemasolevate fragmentide kokkupanekuga. Fragmendid võivad koosneda ka peptiididest või polüpeptiididest, mis koosnevad definitsiooni kohaselt vähem kui 100 aminorühmast happed. G-valkude süntees toimub igas üksikus rakus keerulistes protsessides geen varem mRNA-sse kopeeritud segmendid, mis määravad iga üksiku valgu aminohappejärjestuse. Kuna G-valgud on oma mitmekesisuses seotud praktiliselt kõigi üksikute rakkude kõigi kontrolli- ja reguleerimisprotsessidega ning kuna aktiveeritud ja inaktiveeritud olekute suhe on väga dünaamiline, on nende hetkepilt kontsentratsioon või aktiivsus rakkudes pole võimalik ega oleks mõttekas. Seda, kas võrgus olevate G-valkude kogus on „normaalne“ töö, saab hinnata ainult kaudselt tervis status.
Haigused ja häired
Valgud, mis on ensüümi, hormooni või muu funktsionaalse üksuse funktsionaalne või aktiveeriv osa, võivad oma aminohappejärjestuse defekti tõttu funktsiooni kaotada, põhjustades ensüümi või hormooni osa oma tegevusest. Enamikul “valgu defektidest” on olemas vastav geen defekt. Geenisegmendi mutatsioon toob kaasa aminohappejärjestuse vale kirjelduse ja seega vastava valgu vale ehituse. Sellistest geneetiliselt määratud vigadest ehitusplaanis ei säästeta G-valke. Kuid G-valkude funktsionaalsed kaod tekivad ka siis, kui viga asub G-valguga seotud retseptorites. Mõlemal juhul käivitab signaali ülekandmise vähenenud võime konkreetse haiguse või aitab sellele kaasa. G-valgu kahjustatud funktsiooniga seotud haiguste hulka kuuluvad pseudohüpoparatüreoidism, akromegaalia, hüperfunktsionaalne kilpnäärme adenoom, munasarjakasvajad ja mitmed teised.
