еном млекопитающих кодирует несколько типов G-белков, включающих в себя четыре Gs-белка (Nukada et al., 1986b), три Gr белка (Nukada et al., 1986a; Suki et al., 1987), два Go-белка (Jones, Reed, 1987; Goldsmith et al., 1988; Moriaity et al., 1990), один Сг,х-белок (Matsuoka et al., 1988) и три класса сенсорных G-белков: Gt-белок (трансдуцин), участвующий в фоторецепции (Tanabe et al., 1985), G0ir белок, участвующий в обонятельной рецепции (Jones et al., 1988) и Geust-белок (гастдуцин), работающий во вкусовой рецепции (Neer, 1995). Эффекторные системы, связанные с G-белками, включают в себя аденилатциклазу, цГМФ-специфичную фосфодиэстеразу фоторецепторов, фосфолипазу С, фосфолнпазу А; и несколько типов ионных каналов. Полагают, что возможна двойная регуляция функций эффектора со стороны G-белков: более быстрая прямая регуляция G-белком и более медленное непрямое влияние через вторичные посредники, образующиеся с участием G-белков (Yatani et al., 1988; Brown, Birnbaumer, 1988: Neer, 1995). 3.1. Структура G-белков

G-белки являются гетеротримерами, состоящими из а-, Р- и у-субъелиниц (Hildebrandt et al., 1984), которые при актвации диссоциируют на комплекс а-ГТФ и Ру-димер. Именно а-субъединицы, имеющие мол. массу 39000 - 50000 Да, связывают и гидролизуют ГТФ, определяют специфичность связывания G-белка с рецептором и эффектором и являются уникальными для каждого G-белка (Bockaert et al., 1987).

Методами молекулярного клонирования к настоящему времени выявлено 16 генов, кодирующих различные а-субъединицы G-белков позвоночных (Iyengar, Bimbaumer, 1990; Neer, 1995). Выделяют четыре основных класса а-субъединиц G-белков: as (четыре вида as, axLs, аоИ), а; (ац, ас, al2L, а,,, аш, ссо2, аЦ11Я, а„ а2), a, (aq, a,,, а|4, а,5, а,6) и ап (ai2, a,j) (Neer, 1995; Hancock, 1997; Sprang, 1997).

Все а-субъединицы содержат аминокислотные последовательности, высокогомологичные последовательностям в бактериальном факторе элонгации, которые участвуют в связывании и гидролизе ГТФ. К числу таких участков относится последовательность из 18 аминокислот, неизменная во всех клонированных а-субъединицах позвоночных и служащая для их идентификации. Этот фрагмент ограничен с двух сторон лизином или аргинином. На основании данных рентгеноструктурного анализа бактериального фактора элонгации и амфипатического анализа первичной структуры as, а„ а0, а,_г и Ot_c была установлена вторичная структура «усредненной» a-субъединицы, в которой выявлены участки связывания гуаниновых нуклеотидов, возможного взаимодействия с рецептором (С-конец) и ру-димерами (N-конец), а также места АДФ-рибозилирования при действии холерного токсина (XT) и коклюшного токсина (КТ) (Masters et al., 1986; Birnbaumer et al., 1990a).

а-субъединица состоит из двух доменов: 1) ГТФ-азного домена, содержащего участки связывания гуаниновых нуклеотидов, рецепторов, эффекторов, Ру-димера и 2) спирального домена, участвующего, по-видимому, во взаимодействии с эффектором (Neer, 1995; Sprang, 1997) (рис. 4).

Методами очистки и молекулярного клонирования идентифицировано 5 изоформ р-субъединицы с мол. массами 35000-36000 fla(Gao et al., 1987; Neer, 1995; Sprang, 1997) и 10 изоформ у-субъединицы с мол. массой 6000-10000 Да (Hildebrandt et al., 1984, 1985; Yatsunami et al., 1985; Sprang, 1997). В нативной форме P- и у-субъеднницы существуют или как часть голо-О-белков в связи друг с другом и с а-суоъединицей, или в виде смеси свободных Ру-димеров (Mattera et al., 1986).

II

Рис. 4. Структура а-субъединицы Gj-белка.

Показан комплекс а-субъединицы с негидролизуемым аналогом ГТФ ГТФуЗ (GTPyS).

Рис. 5. Структура р-субъединицы Gj-белка.

На N-конце полипептидной цепи расположена амфипатическая а-спираль, за которой следуют 7 повторяющихся единиц из 43 аминокислот (так называемые WD повторы). Этот С-концевой домен из 300 аминокислот носит название Р-пропеллера (вид спереди).

Р-субъединица содержит два типа структур: на N-конце расположена амфипатическая а-спираль, за которой следуют 7 повторяющихся единиц из 43 аминокислот (так называемые WD повторы). Этот С-концевой домен из 300 аминокислот носит название р-пропеллера. Семь WD повторов образуют лопасти пропеллера (Neer, 1995; Sprang, 1997) (рис. 5).

у-субъединица состоит из двух спиральных сегментов, соединенных петлей. N-концевая спираль у-субъеднницы взаимодействует с N-терминальноп спиралью р-субъединицы. Вторая спираль у-субъединицы расположена около 5-го и 6-го WD повтора (около 5-ой и б-oii лопасти пропеллера) р-субъединицы, а С-терминальная петля у-субъединицы локализована в гидрофобном кармане на поверхности Р-субъединицы (Neer, 1995; Sprang, 1997). а-субъединица может взаимодействовать как с Р-, так и с у-субъединицей. Так, 30 аминокислот на N-конце а-субъединицы взаимодействуют с 1-ой лопастью пропеллера (первым и вторым WD повтором) Р-субъединицы (Neer, 1995; Sprang, 1997).

3.2. Регуляция активности G-белков

Регуляторный цикл G-белка начинается в тот момент, когда связанный с лигандом рецептор катализирует два процесса: 1) освобождение связанного с G-белком ГДФ; 2) связывание ГТФ с последующей активацией G-белка (Brown, Birnbaumer, 1988; Neer, Clapham, 1988; Neer, 1995) (рис. 6). Процесс активации включает в себя также два этапа: 1) конформационное изменение G-белка, которое превращает связывание ГТФ из легкообратимого в прочное, практически необратимое; 2) диссоциацию субъединиц G-белка, что приводит к образованию специфического активированного комплекса а-ГТФ и Ру-димеров. Именно активированные а-субъединицы (а-ГТФ) регулируют функции эффекторов (Birnbaumer et al., 1990a, 1990b).

Деактивация комплексов а-ГТФ происходит при гидролизе ГТФ до ГДФ, что является неотъемлемым свойством всех а-субъединиц (Hildebrandt et al., 1985). Гидролиз ГТФ превращает активированные а-ГТФ комплексы (с низким сродством к Ру-димерам) в неактивные а-ГДФ комплексы (с высоким сродством к Ру-димерам). Это приводит к ассоциации а-ГДФ с Ру-димером с образованием гетеротримера G-