de små Gtpaser er en superfamilie af molekylære omskiftere og er involveret i regulering af mange cellulære processer. Alle små Gtpaser transducerer information gennem signalveje via veksling mellem en aktiv GTP-bundet og en inaktiv BNP-bundet tilstand. For at fremskynde denne veksling reguleres de små Gtpaser selv af guaninnukleotidudvekslingsfaktorer (GEF ‘ er), som hjælper med BNP-dissociation, og også af gtpase-aktiverende proteiner (huller), der stimulerer GTP-hydrolyse. Sammen med GEF ‘er og huller kan guanindissociationsinhibitorer (GDI’ er) binde til små Gtpaser og regulere deres placering til membranen eller cytoplasmaet.
små Gtpaser cykler mellem en GTP-bundet ‘on’-stat og en BNP-bundet ‘off’ – stat.
med hensyn til mekanobiologi er små Gtpaser meget vigtige, idet de har været forbundet med cellevækst, differentiering, proliferation, migration, etablering og vedligeholdelse af polaritet, vesikeltransport og cytoskeletal organisation .
de små gtpaser superfamilie
superfamilien af små Gtpaser er opdelt i fem underfamilier baseret på sekvens og funktion.
Ras familie
disse er de oprindelige medlemmer af den lille gtpase superfamilie og er vigtige regulatorer af celleproliferation, differentiering og overlevelse. De vigtigste medlemmer af Ras GTPases er Ras, Ral og Rap. Mutationer i Ras-underfamilien er stærkt forbundet med tumorgenese, især lunge -, tyktarms-og bugspytkirtelkræft .
Rho-familien
medlemmer af Rho-familien er vigtige regulatorer for actin-reorganisering og er knyttet til mange processer inden for mekanobiologi. Selvom der er omkring 20 medlemmer af Rho GTPase-familien, har forskningen fokuseret på tre medlemmer, RhoA, Rac1 og Cdc42. RhoA stimulerer dannelsen af spændingsfibre ved actinpolymerisation gennem de diaphanøse relaterede forminer. Rac og Cdc42 stimulerer dannelsen af henholdsvis fremspringende lamellipedia og filopodia. I modsætning til RhoA initierer Rac1 og Cdc42 actinpolymerisering ved indirekte aktivering af arp2/3-komplekset gennem medlemmer af Proteinfamilien. Rhogtpaser kan også regulere mikrotubuli cytoskelet dynamik, overvejende ved at påvirke plus-end binding. Nyligt arbejde har vist, at Rhogtpaser er vigtige for at integrere mekanotransduktionssignalveje, hvilket fører til ændringer i genekspression. Biologisk er RhoGTPase regulering af actin og mikrotubuli cytoskelet afgørende for mange cellulære processer. For eksempel påvirker Rho Gtpaser under cellecyklussen centrosompositionering, spindeldannelse og cytokinesis. I ikke-delende celler er medlemmer af Rho-familien vigtige mediatorer til etablering og vedligeholdelse af cellepolaritet, cellemigration og cellemorfogenese via lamellipodia og filopodia dannelse .
Rab-familie
med mere end 60 medlemmer identificeret hos mennesker udgør Rab Gtpaser den største gren af den lille gtpase-superfamilie. Rabs er vigtige regulatorer af vesikeltransport og membranhandel i sekretoriske og endocytiske veje. Aktiv GTP-bundet Rab lokaliseres i cytoplasmaet, mens inaktiv BNP-bundet indsættes i den respektive membran. Nogle vigtige eksempler på Rabs inkluderer Rab1 og Rab2, som regulerer intracellulær trafik fra ER til Golgiog retrograd trafik tilbage til ER, henholdsvis. Med hensyn til ekso – og endocytose associeres Rab3, Rab26, Rab27 og Rab37 med sekretoriske vesikler til eksocytose, mens Rab5 er involveret i fusion af endosomale vesikler under tidlig endocytose. Betydningen af membranhandel med synaptisk transmission har impliceret Rabs i forskellige neurologiske lidelser såsom Parkinsons og Huntingtons sygdom .
Ran-familien
Ran GTPase-underfamilien er primært kendt for at regulere nukleocytoplasmisk transport af RNA og proteiner gennem den nukleare pore og er også vigtig for mitotisk spindelsamling og funktion. GTP-bundet Ran er udbredt i kernen, mens den BNP-bundne form findes i cytoplasmaet. For nylig har Rans været forbundet med mikrotubuli organisation og cytoskeletale dynamik i neuronale aksoner .
ARF familie
de cellulære funktioner og antallet af medlemmer for hver af de fem underfamilier i den lille gtpaser superfamilie.
ADP-ribosyleringsfaktoren (ARF) små gtpaser omfatter Arf-proteinerne, Sar1 og Arf-lignende (Arl) proteiner. I lighed med Rab-underfamilien er ARF ‘ er stærkt involveret i vesikeltransport og membranhandel. Arf proteiner rekrutterer COPI vesikel Frakker til Golgi, mens Sar1 rekrutterer COPII vesikel Frakker til ER . Sammen med deres veldokumenterede roller i membranhandel, Arf-proteiner, især Arf1 og 6 er også blevet knyttet til actin-ombygning under cellemigration og fagocytose, såvel som cytokinesis .