malé GTPázy jsou nadčeledí enzymů, které fungují jako „molekulární přepínače“ a podílejí se na regulaci mnoha buněčných procesů. Všechny malé GTPázy přenášejí informace prostřednictvím signálních drah, prostřednictvím střídání mezi aktivním stavem vázaným na GTP a neaktivním stavem vázaným na HDP. Aby se toto střídání urychlilo, malé GTPázy jsou samy regulovány faktory výměny guaninových nukleotidů (GEF), které pomáhají při disociaci HDP, a také aktivačními proteiny GTPázy (mezery), které stimulují hydrolýzu GTP. Spolu s GEF a mezerami se inhibitory guaninové disociace (GDIs) mohou vázat na malé GTPázy a regulovat jejich umístění na membránu nebo cytoplazmu.

malé GTPázy kolují mezi státem “ on „vázaným na GTP a státem“ off “ vázaným na HDP.
z hlediska mechanobiologie jsou malé GTPázy velmi důležité, protože jsou spojeny s růstem buněk, diferenciací, proliferací, migrací, vytvářením a udržováním polarity, transportem vezikul a cytoskeletální organizací .
nadčeledi malých Gtpáz
nadčeledi malých Gtpáz byla rozdělena do pěti podčeledí na základě sekvence a funkce.
Rodina Ras
Jedná se o původní členy malé nadčeledi GTPázy a jsou hlavními regulátory buněčné proliferace, diferenciace a přežití. Klíčovými členy Ras Gtpáz jsou Ras, Ral a Rap. Mutace v podčeledi Ras jsou silně spojeny s tumorgenezí, zejména s rakovinou plic, tlustého střeva a slinivky břišní .
rodina Rho
členové rodiny Rho jsou klíčovými regulátory reorganizace aktinu a jsou spojeni s mnoha procesy v mechanobiologii. Ačkoli existuje asi 20 členů rodiny Rho GTPase, výzkum se zaměřil na tři členy, RhoA, Rac1 a Cdc42. RhoA stimuluje tvorbu stresových vláken polymerací aktinu prostřednictvím diafanózních forminů. Rac a Cdc42 stimulují tvorbu vyčnívajících lamellipodií a filopodií. Na rozdíl od RhoA, Rac1 a Cdc42 iniciují polymeraci aktinu nepřímou aktivací komplexu Arp2 / 3 prostřednictvím členů rodiny proteinů Wiskott-Aldrichova syndromu (WASP). Rhogtpázy mohou také regulovat dynamiku cytoskeletu mikrotubulů, převážně ovlivňováním vazby plus-end. Nedávná práce ukázala, že Rhogtpázy jsou důležité při integraci mechanotransdukčních signálních drah, což vede ke změnám v genové expresi. Biologicky je Rhogtpázová regulace cytoskeletu aktinu a mikrotubulů nezbytná pro mnoho buněčných procesů. Například během buněčného cyklu ovlivňují Rho GTPázy umístění centrosomu, tvorbu vřetena a cytokinezi. V nedělících buňkách jsou členové rodiny Rho klíčovými mediátory pro vytvoření a udržení polarity buněk, migrace buněk a morfogeneze buněk prostřednictvím tvorby lamellipodií a filopodií .
Rodina Rab
s více než 60 členy identifikovanými u lidí tvoří Rab GTPázy největší větev malé Nadrodiny GTPázy. Raby jsou hlavními regulátory transportu vezikul a obchodu s membránou v sekrečních a endocytárních drahách. Aktivní Rab vázaný na GTP se lokalizuje v cytoplazmě, zatímco neaktivní GDP vázaný je vložen do příslušné membrány. Některé klíčové příklady Rab zahrnují Rab1 a Rab2, které regulují intracelulární provoz z ER do Golgi, a retrográdní provoz zpět do ER, resp. Pokud jde o exo-a endocytózu, Rab3, Rab26, Rab27 a Rab37 se spojují se sekrečními vezikuly pro exocytózu, zatímco Rab5 se podílí na fúzi endozomálních vezikul během časné endocytózy. Význam membránového obchodování v synaptickém přenosu zahrnoval Rabs v různých neurologických poruchách, jako je Parkinsonova a Huntingtonova choroba .
Rodina Ran
podčeleď ran GTPázy je primárně známá pro regulaci nukleocytoplazmatického transportu RNA a proteinů jaderným pórem a je také důležitá pro sestavení a funkci mitotického vřetena. GTP vázaný Ran je převládající v jádru, zatímco Forma Vázaná na HDP se nachází v cytoplazmě. V poslední době jsou ran spojeny s organizací mikrotubulů a cytoskeletální dynamikou neuronálních axonů .
Arf rodina

buněčné funkce a počet členů pro každou z pěti podrodin malé nadčeledi GTPases.
malé GTPázy ADP-ribosylačního faktoru (ARF) zahrnují proteiny Arf, proteiny Sar1 a ARF-like (Arl). Podobně jako podčeledi Rab, Arf se vysoce podílejí na transportu vezikul a obchodování s membránami. ARF proteiny rekrutují Copi vezikulární kabáty do Golgi, zatímco Sar1 rekrutuje COPII vezikulární kabáty do ER . Spolu s jejich dobře zdokumentovanou rolí v obchodování s membránami, proteiny Arf, zejména Arf1 a 6 byly také spojeny s remodelací aktinu během buněčné migrace a fagocytózy, stejně jako cytokineze .