Gタンパク質のメカニズム：構造解析からの洞察

このレビューは、調節型GTP加水分解酵素（Gタンパク質）のスーパーファミリーの構造とメカニズムに関するものである。Gタンパク質にはRasおよびその近縁ホモログ、翻訳伸長因子、ヘテロ三量体Gタンパク質が含まれる。これらのタンパク質は、p21ras（Ras）の構造が示すように共通の構造コアを持ち、重要な配列同一性を示しており、共通の進化的起源を示唆している。Gタンパク質スーパーファミリーの構成メンバーの三次元構造は、これらのタンパク質の機能に関する他の生化学的知見に照らして考察される。Gタンパク質の構造間の関係が議論され、GTP加水分解の内因性速度が低い要因が考慮される。GTPとGDPに結合したGタンパク質の構造の比較により、GTPのガンマリン酸とスイッチII領域間の特異的接触がどのように潜在的なエフェクタ結合部位を安定化させ、GTP加水分解がこれらの表面の崩壊（または再整理）をどのように引き起こすかが明らかになる。GTPase活性化タンパク質は、おそらく加水分解の遷移状態を認識する対応するGタンパク質に結合し、その構造を安定化させ、Gタンパク質活性部位に触媒残基を挿入する可能性がある。ヘテロ三量体Gタンパク質のベータガンマサブユニットのようなヌクレオチド放出の阻害剤は、GDP結合型状態に選択的に結合し、安定化する。翻訳伸長因子Tsのような放出因子もスイッチ領域を認識し、Mg(2+)-結合部位を不安定化させ、GDP放出を促進する。Gタンパク質共役受容体は、多くのGタンパク質αサブユニットのGDP結合型が結合したMg2+を含まないため、やや異なるメカニズムで機能すると考えられている。