pienet Gtpaasit ovat ”molekyylikytkiminä” toimivien entsyymien superperhe, joka osallistuu monien soluprosessien säätelyyn. Kaikki pienet Gtpaasit siirtävät tietoa merkinantoväylien kautta vaihtelemalla aktiivisen GTP-sidonnaisen ja passiivisen BKT-sidonnaisen valtion välillä. Tämän vaihtelun nopeuttamiseksi pieniä Gtpaaseja säätelevät itse GUANIININUKLEOTIDINVAIHTOKERTOIMET (GEF), jotka avustavat GDP-dissosiaatiossa, ja myös Gtpaasiaktivoivat proteiinit (Gapit), jotka stimuloivat GTP-hydrolyysiä. GEF: n ja GAP: n ohella guaniinidissosiaation estäjät (GDIs) voivat sitoutua pieniin Gtpaaseihin ja säädellä niiden sijaintia kalvoon tai sytoplasmaan.
Pienet Gtpaasit kiertävät GTP: hen sidotun ” on ”-valtion ja BKT: hen sidotun ” off ” -valtion välillä.
mekanobiologian kannalta pienet Gtpaasit ovat erittäin tärkeitä, koska ne ovat yhteydessä solujen kasvuun, erilaistumiseen, proliferaatioon, migraatioon, napaisuuden muodostumiseen ja ylläpitoon, rakkuloiden kuljetukseen ja sytoskeletaaliseen organisaatioon .
pienten Gtpaasien superperhe
pienten Gtpaasien superperhe on jaettu viiteen alaheimoon järjestyksen ja toiminnan perusteella.
Ras-suku
nämä ovat pienen Gtpaasi-superperheen alkuperäisjäseniä ja ovat solujen proliferaation, erilaistumisen ja eloonjäämisen tärkeimpiä säätelijöitä. Ras Gtpasesin keskeisiä jäseniä ovat Ras, Ral ja Rap. Ras-alaheimon mutaatiot liittyvät voimakkaasti kasvaingeeneesiin, erityisesti keuhko -, paksusuoli-ja haimasyöpään .
Rho-perhe
Rho-perheen jäsenet ovat aktiinin uudelleenjärjestelyn keskeisiä säätelijöitä ja liittyvät moniin mekanobiologian prosesseihin. Vaikka Rho GTPase-sukuun kuuluu noin 20 jäsentä, tutkimus on keskittynyt kolmeen jäseneen, RhoA: han, Rac1: een ja Cdc42: een. RhoA stimuloi stressisyiden muodostumista aktiinipolymeroitumalla läpikuultavien formiinien avulla. RAC ja Cdc42 stimuloivat ulokkeiden lamellipodian ja filopodian muodostumista. Toisin kuin RhoA, Rac1 ja Cdc42 aloittavat aktiinipolymeroinnin Arp2/3-kompleksin epäsuoralla aktivaatiolla Wiskott-Aldrichin syndrooman proteiiniperheen (WASP) jäsenten kautta. Rhogtpaasit voivat myös säädellä mikrotubuluksen sytoskeletonin dynamiikkaa, pääasiassa vaikuttamalla plus-end-sitoutumiseen. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että Rhogtpaasit ovat tärkeitä mekanotransduktiosignaalireittien integroinnissa, mikä johtaa muutoksiin geenien ilmentymisessä. Biologisesti aktiinin ja mikrotubuluksen tukirangan Rhogtpaasiasetus on elintärkeää monille soluprosesseille. Esimerkiksi solusyklin aikana Rho Gtpaasit vaikuttavat sentrosomien sijoittumiseen, karan muodostumiseen ja sytokineesiin. Jakautumattomissa soluissa Rho-perheen jäsenet ovat keskeisiä välittäjiä solun polariteetin, solusiirtymän ja solujen morfogeneesin muodostamisessa ja ylläpidossa lamellipodian ja filopodian muodostumisen kautta .
Rab-suku
kun ihmisillä on tunnistettu yli 60 jäsentä, Rab-Gtpaasit muodostavat pienen Gtpaasi-superperheen suurimman haaran. Rab: t ovat rakkuloiden kuljetuksen ja kalvojen salakuljetuksen keskeisiä säätelijöitä eritys-ja endosyyttiradoilla. Aktiivinen GTP: hen sidottu Rab paikallistuu sytoplasmaan, kun taas inaktiivinen BKT: hen sidottu asetetaan vastaavaan kalvoon. Joitakin keskeisiä esimerkkejä Rabs ovat Rab1 ja Rab2, jotka säätelevät solunsisäistä liikennettä ER Golgi, ja taaksepäin liikennettä takaisin ER, vastaavasti. Ekso – ja endosytoosin suhteen Rab3, Rab26, Rab27 ja Rab37 liittyvät eritysrakkuloihin eksosytoosia varten, kun taas Rab5 osallistuu endosomaalisten rakkuloiden fuusioon varhaisen endosytoosin aikana. Solukalvojen salakuljetuksen merkitys synaptisessa transmissiossa on yhdistänyt Rabs: n erilaisiin neurologisiin häiriöihin, kuten Parkinsonin ja Huntingtonin tauteihin .
Ran-suku
Ran-Gtpaasi-alaheimo tunnetaan ensisijaisesti RNA: n ja proteiinien nukleosytoplasmakuljetuksen säätelystä ydinhuokosten kautta, ja se on tärkeä myös mitoottisen karan kokoonpanon ja toiminnan kannalta. GTP-sidottu Ran on yleinen tumassa, kun taas BKT-sidottu muoto löytyy sytoplasmassa. Viime aikoina Rans on yhdistetty mikrotubuluksen organisaatioon ja sytoskeletaaliseen dynamiikkaan neuronaalisissa aksoneissa .
Arf-perhe
pienten Gtpasien superperheen kunkin viiden alaheimon solutoiminnot ja jäsenmäärä.
ADP-ribosylaatiotekijän (ARF) pienet Gtpaasit koostuvat Arf-proteiineista, Sar1: stä ja Arf: n kaltaisista (Arl) proteiineista. Rab-alaheimon tavoin ARF: t osallistuvat paljon vesikkelien kuljetukseen ja kalvojen salakuljetukseen. Arf-proteiinit värväävät COPI-vesikkelitakkeja Golgiin, kun taas Sar1 värvää COPI-vesikkelitakkeja ensiapuun . ARF-proteiinit, erityisesti Arf1 ja 6, on hyvin dokumentoitujen rooliensa ohella yhdistetty myös aktiinin remodellaatioon solusiirtymän ja fagosytoosin aikana sekä sytokineesiin .