a kis Gtpázok az enzimek szupercsaládja, amelyek molekuláris kapcsolóként működnek, és számos sejtfolyamat szabályozásában vesznek részt. Minden kis Gtpáz jelátviteli útvonalakon keresztül továbbítja az információt, az aktív GTP-hez kötött és az inaktív GDP-hez kötött állapot váltakozása révén. Ennek a váltakozásnak a felgyorsítása érdekében a kis Gtpázokat maguk szabályozzák guanin nukleotidcsere faktorok (GEFs), amelyek elősegítik a GDP disszociációját, valamint a GTP-hidrolízist serkentő gtpáz aktiváló fehérjék (GAPs). A GEF-ekkel és a GAPs-ekkel együtt a guanin disszociációs inhibitorok (GDI-k) kötődhetnek a kis Gtpázokhoz, és szabályozhatják helyüket a membránhoz vagy a citoplazmához.
kis Gtpas ciklus egy GTP-hez kötött ‘on’ állapot és egy GDP-hez kötött ‘ off ‘ állapot között.
a mechanobiológia szempontjából a kis Gtpázok rendkívül fontosak, mivel összefüggenek a sejtnövekedéssel, a differenciálódással, a proliferációval, a migrációval, a polaritás kialakulásával és fenntartásával, a vezikulum transzportjával és a citoszkeletális szerveződéssel .
a kis Gtpázok szupercsaládja
a kis Gtpázok szupercsaládját szekvencia és funkció alapján öt alcsaládra osztották.
Ras család
ezek a kis GTPase szupercsalád eredeti tagjai, és a sejtproliferáció, a differenciálódás és a túlélés fő szabályozói. A Ras Gtpas kulcsfontosságú tagjai a Ras, a Ral és a Rap. A Ras alcsalád mutációi erősen kapcsolódnak a tumorgenezishez, különösen a tüdő -, vastagbél-és hasnyálmirigyrákhoz .
Rho család
az Rho család tagjai az aktin reorganizációjának kulcsfontosságú szabályozói, és a mechanobiológia számos folyamatához kapcsolódnak. Bár a Rho GTPase családnak körülbelül 20 tagja van, a kutatás három tagra összpontosított: RhoA, Rac1 és Cdc42. Az rhoa stimulálja a stresszrostok képződését aktin polimerizációval az átlátszó rokon forminokon keresztül. A RAC és a Cdc42 stimulálja a kiálló lamellipodia és a filopodia kialakulását. Ellentétben a RhoA, Rac1, valamint Cdc42 kezdeményezni aktin polimerizációs a közvetett aktiválása az Arp2/3 komplex keresztül a tagok a Wiskott – -Aldrich szindróma-fehérje család (DARÁZS). A rhogtpázok szabályozhatják a mikrotubulus citoszkeleton dinamikáját is, elsősorban a plusz-vég kötés befolyásolásával. A legújabb munka kimutatta, hogy a Rhogtpázok fontosak a mechanotranszdukciós jelutak integrálásában, ami a génexpresszió változásaihoz vezet. Biológiailag az aktin és a mikrotubulus citoszkeleton Rhogtpáz szabályozása létfontosságú számos sejtfolyamat számára. Például a sejtciklus során a Rho Gtpázok befolyásolják a centroszóma pozícionálását, az orsó képződését és a citokinézist. A nem osztódó sejtekben a Rho család tagjai kulcsfontosságú mediátorok a sejtpolaritás, a sejtmigráció és a sejt morfogenezis létrehozásában és fenntartásában a lamellipodia és a filopodia kialakulása révén .
Rab család
az emberekben több mint 60 tagot azonosítottak, a Rab Gtpázok alkotják a kis gtpáz szupercsalád legnagyobb ágát. A rabok a vezikulák szállításának és a szekréciós és endocita utak membránkereskedelmének fő szabályozói. Az aktív GTP-hez kötött Rab lokalizálódik a citoplazmában, míg az inaktív GDP-hez kötött a megfelelő membránba kerül. A rabok néhány kulcsfontosságú példája a Rab1 és a Rab2, amelyek szabályozzák az ER-ből a Golgi-ba irányuló intracelluláris forgalmat, illetve a retrográd forgalmat az ER-be. Az exo-és endocitózis szempontjából a Rab3, Rab26, Rab27 és Rab37 a szekréciós vezikulákkal társul az exocitózishoz, míg a Rab5 részt vesz az endoszomális vezikulák fúziójában a korai endocitózis során. A membránkereskedelem jelentősége a szinaptikus transzmisszióban a Rabs-t különböző neurológiai rendellenességekben, például a Parkinson-kórban és a Huntington-kórban érinti .
Ran család
a ran Gtpáz alcsalád elsősorban arról ismert, hogy szabályozza az RNS és fehérjék nukleocitoplazmatikus transzportját a nukleáris póruson keresztül, és fontos a mitotikus orsószerelés és működés szempontjából is. A GTP-hez kötött Ran elterjedt a magban, míg a GDP-hez kötött forma a citoplazmában található. A közelmúltban a ran-eket összekapcsolták a mikrotubulusok szerveződésével és a citoszkeletális dinamikával a neuronális axonokban .
Arf család
a sejtfunkciók és a tagok száma a kis GTPases szupercsalád öt alcsaládjának mindegyikében.
az ADP-riboszilációs faktor (ARF) kis Gtpázjai tartalmazzák az Arf fehérjéket, a Sar1-et és az Arf-szerű (Arl) fehérjéket. A Rab alcsaládhoz hasonlóan az ARF-ek is nagy szerepet játszanak a vezikulák szállításában és a membránkereskedelemben. Az Arf fehérjék Copi vezikulumkabátokat toboroznak a Golgiba, míg a Sar1 copii vezikulumkabátot toboroz az ER-be . A membránkereskedelemben betöltött jól dokumentált szerepük mellett az Arf fehérjék, különösen az Arf1 és 6 szintén összefüggésbe hozhatók az aktin átalakításával a sejtvándorlás és a fagocitózis, valamint a citokinézis során .