Gタンパク質

英

G-protein, G protein

同

G蛋白質、G蛋白、Gタンパク、GTP-結合タンパク GTP-結合タンパク質 GTP-binding protein

WordNet

1. a unit of force equal to the force exerted by gravity; used to indicate the force to which a body is subjected when it is accelerated (同)gee, g-force
2. the 7th letter of the Roman alphabet (同)g

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/07/16 08:19:22」(JST)

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Gタンパク質（Gタンパクしつ）は、グアニンヌクレオチド結合タンパク質（グアニンヌクレオチドけつごうタンパクしつ）の略称であり、セカンドメッセンジャー・カスケードに関連するタンパク質のファミリーである。細胞内の生化学的反応を切り替える「スイッチ」としてグアノシン三リン酸 (GTP)をグアノシン二リン酸 (GDP)へ替えるため、この名がついている。これを発見し調査したアルフレッド・ギルマンとマーティン・ロッドベルは1994年のノーベル生理学・医学賞を受賞した。

性質概要

Gタンパク質はGTPアーゼという大きなグループに属している。「Gタンパク質」と言えば大抵は膜受容体関連ヘテロ三量体Gタンパク質（「大きな」Gタンパク質：全体の分子量は100kDa前後）を指す。これらのタンパク質はGタンパク質共役受容体により活性化され、α，β，γサブユニットからなる。

そのほかにRasの様な「小さな」Gタンパク質、つまり低分子量GTPアーゼ（分子量は20から30kDaほど）もあり、単量体で膜と結合していないが（ただし疎水性のアンカー[碇]分子と結合することで膜に局在するものはある）、やはりGTPおよびGDPと結合してシグナル伝達に関連する。

Gタンパク質は細胞で最も重要なシグナル伝達分子の一つであり、糖尿病、アルコール依存症、ある種の下垂体がんなどの疾病はGタンパク質の機能不全によるものであると考えられる。したがってそれらの機能、シグナル経路、タンパク質相互作用を理解することにより、治療や様々な予防措置が期待できる。

受容体活性化Gタンパク質

GPCRの1つであるβ2アドレナリン受容体とGタンパク質（Gs）の複合体の構造。赤色がGPCR（β2R）で、緑色がGα、青色がGβで、黄色がGγである。

受容体活性化Gタンパク質は細胞膜の内表へ結合し、G_α及び固く結合したG_βγサブユニットから成る。リガンドがGタンパク結合受容体を活性化するとき、Gタンパク質は受容体と結合して、持っているGDPをG_αサブユニットから切り離し、GTPの新しい分子と結合する。この交換により、G_αサブユニット、G_βγ二量体、受容体がそれぞれ分離する。G_α-GTPとG_βγのそれぞれ別の『シグナリング・カスケード』（つまりセカンドメッセンジャー経路）とエフェクタータンパク質を活性化、その一方で受容体は次のGタンパク質と反応できる。G_αサブユニットは最終的にその固有の酵素活性により結合したGTPをGDPへ加水分解することで、G_βγと結合して新しい周期を始める。

Gタンパク質の活性化サイクルの概念図

Gタンパク質が引き金となるシグナリング・カスケードのよく特徴付けられた例としてcAMP経路がある。アデニル酸シクラーゼという酵素はG_αs-GTPに活性化され、セカンドメッセンジャー環状アデノシン一リン酸 (cAMP)をATPから合成する。セカンドメッセンジャーはそのとき他の下流のタンパク質と反応して細胞の様子を変える。

αサブユニット

G_αサブユニットはGTPアーゼドメインとαヘリックスドメインの二つのドメインから成る。少なくとも20種類のαサブユニットが存在し、下の様なファミリーに分類される：

• G_αsまたはG_s（刺激） - アデニル酸シクラーゼを活性化してcAMP合成を増加
• G_αiまたはG_i（抑制） - アデニル酸シクラーゼを抑制
• G_olf （嗅覚） - 嗅覚受容体と結合
• G_t （トランスデューシン） - 網膜のロドプシンと結合して視覚シグナルを伝達
• G_q - ホスホリパーゼCを刺激
• G_12/13ファミリー - 細胞骨格、細胞間結合や他の動作に関連する過程を調節

G_qがホスホリパーゼCとプロテインキナーゼCを活性化する様子。

G_sがアデニル酸シクラーゼを活性化する様子。

βγ複合体

β及びγは互いに固く結合しており、G_βγ複合体と呼ばれる。G_βγ複合体はG_αサブユニットから、GDP-GTP交換の後に放出される。自由になったG_βγ複合体は他のセカンドメッセンジャーを活性化させたり、直接イオンチャネルを開閉することで、それ自体シグナル分子として働くことができる。例えば、G_βγ複合体はヒスタミン受容体と結合するとホスホリパーゼA₂を活性化できるG_βγ複合体はムスカリン性アセチルコリン受容体に結合し、一方で直接、内向き整流性カリウム (GIRK)チャンネルを開く。

参考文献

• Kandel, Eric, James Schwartz, and Thomas Jessel. 2000. Principles of Neural Science. 4th ed. McGraw-Hill, New York.
• Voet, Donald and Judith G. Voet. 1995. Biochemistry 2nd ed. John Wilely & Sons, New York.

UpToDate Contents

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• 1. ペプチドホルモンのシグナル伝達および調節 peptide hormone signal transduction and regulation
• 2. Pigmentary mosaicism (hypomelanosis of Ito)
• 3. 小児における先天性中枢性低換気症候群および睡眠関連低換気症のその他の原因 congenital central hypoventilation syndrome and other causes of sleep related hypoventilation in children
• 4. Isolated gonadotropin-releasing hormone deficiency (idiopathic hypogonadotropic hypogonadism)
• 5. 血小板生物学 platelet biology

Japanese Journal

• 現代医学の焦点(404)Gタンパク質共役型受容体キナーゼ2(GRK2)の分子病理的役割

• 日本臨床 74(10), 1761-1768, 2016-10
• NAID 40020964616

• タンパク質分子相互作用のArtと,それにより解明された人体のArt

• 人間総合科学 = Human arts and sciences : 人間総合科学大学紀要 16(1), 31-35, 2016-09
• NAID 40020990622

• 三量体Gタンパク質Gβγサブユニットにより制御されるRho特異的グアニンヌクレオチド交換因子

• 生化学 88(3), 416-418, 2016-06
• NAID 40020895325

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Gタンパク質（Gタンパクしつ）は、グアニンヌクレオチド結合タンパク質（グアニンヌクレオチドけつごうタンパクしつ）の略称であり、セカンドメッセンジャー・カスケードに関連するタンパク質のファミリーである。

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