Гуанин - нуклеотид -связывающие белки (так называемые G-белки ) — мембранно-связанные гетеротримерные белки, состоящие из трёх субъединиц, называемых «альфа», «бета» и «гамма» (G _α , G _β , G _γ ). Гетеротримерные G-белки и связанные с ними G-белок-связанные рецепторы ( GPCR ) являются одной из самых распространённых внутриклеточных сигнальных систем в клетках животных , особенно млекопитающих . Они регулируют очень широкий круг процессов, таких, как сенсорные ощущения ( зрение , вкус , обоняние ), рост, развитие, дифференцировку и размножение клеток, секрецию гормонов .

На клеточной поверхности связывание гормонов и нейротрансмиттеров с GPCR активирует рецептор , вызывая конформационные переходы, которые в свою очередь активируют G-белок, расположенный на внутренней поверхности клеточной мембраны. Активация G-белка заставляет ГДФ отсоединиться от его α-субъединицы, а её место занимает ГТФ . Связывание ГТФ вновь приводит к изменению конформации α-субъединицы , что позволяет связанному с рецептором гетеротримеру G-белка (неактивная форма) отсоединиться от него и диссоциировать на активную ГТФ-связанную α-субъединицу и βγ-гетеродимер. α-субъединица и βγ-гетеродимер активируют расположенные ниже эффекторы, таки как аденилатциклаза , фосфодиэстераза , фосфолипазу C и ионные каналы . Эти эффекторы в свою очередь повышают или понижают внутриклеточные концентрации вторичных мессенджеров, например: цАМФ , диацилглицерол , натрий или кальций , которые в конечном итоге приводят к формированию физиологического ответа, обычно через изменение транскрипции генов . Цикл завершается гидролизом связанной с альфа-субъединицей ГТФ до ГДФ , что приводит к реассоциации α-субъединицы и βγ-гетеродимера и последующему связыванию гетеротримера G-белка с рецептором . Длительность сигнала от G-белок-связанного рецептора зависит от стабильности ГТФ-связанной α-субъединицы, которая может регулироваться через белки RGS ( англ. regulator of G protein signalling ) или посттрансляционными модификациями . Существует несколько изоформ каждой субъединицы, многие из которых имеют несколько сплайсинговых вариантов, что в сумме делает возможным образование тысяч различных G-белков. Определённая комбинация субъединиц в каждом гетеротримере G-белка влияет не только на то, с каким рецептором он может связаться, но также и на активируемые им эффекторы, что делает возможным направленный физиологический ответ для каждого типа стимулов . На одной или нескольких субъединицах G-белка имеют липидные модификации, которые направляют их в определённую область на цитоплазматической мембране и вносят свой вклад в белок-белковое взаимодействие. Семейство состоит из субъединиц G _α , которые являются слабыми ГТФазами . G-белки обычно классифицируют в соответствии с их первичной структурой и функцией их субъединиц G _α , которые у млекопитающих подразделяются на несколько подтипов: , , G _iα , , и ; существует также несколько классов α-субъединиц растений и грибов . Каждая α-субъединица состоит из двух доменов: ГТФ-связывающего домена и спирального вставочного домена . ГТФ-связывающий домен гомологичен Ras -подобным малым ГТФазам, и включает в себя два региона переключения I и II, которые осуществляют изменение конформации в момент активации G-белка. Переключатели представляют собой петли α-спиралей с конформацией, чувствительной к гуаниновым нуклеотидам . Спиральный вставочный домен расположен между ГТФ-связывающим доменом перед переключателем I и присущ только G-белкам. Он функционирует как изолятор для гуанинового нуклеотида от взаимодействия с ГТФ-связывающим доменом и абсолютно необходим для диссоциации нуклеотида.

Примечания