Gαサブユニット

Gαサブユニットは、膜結合型ヘテロ三量体Gタンパク質であるグアニンヌクレオチド結合タンパク質の3種類のサブユニットのうちの1つである。^{[ 1 ]}

Gタンパク質とその受容体（GPCR ）は、哺乳類細胞で最も一般的なシグナル伝達システムの1つを形成し、感覚知覚、細胞増殖、ホルモン調節など、さまざまなシステムを調節します。^{[ 2 ]}細胞表面では、ホルモンや神経伝達物質などのリガンドがGPCRに結合すると、受容体が構造変化を起こして活性化され、その結果、膜の細胞内側にある結合したGタンパク質が活性化されます。活性化された受容体は、Gタンパク質のαサブユニット上の結合したGDPをGTPに交換することを促進します。GTP結合により、αサブユニット内のスイッチ領域のコンフォメーションが変化し、結合した三量体Gタンパク質（不活性）が受容体から放出され、活性αサブユニット（GTP結合）とβ/γ二量体に解離します。 αサブユニットとβ/γダイマーは、アデニル酸シクラーゼ、ホスホジエステラーゼ、ホスホリパーゼC、イオンチャネルなどの異なる下流エフェクターを活性化します。これらのエフェクターは、cAMP、ジアシルグリセロール、ナトリウムイオン、カルシウムイオンなどのセカンドメッセンジャーの細胞内濃度を調節し、最終的に通常は遺伝子転写の下流調節を介して生理的応答を引き起こします。このサイクルは、 αサブユニットに結合したGTPがGDPに加水分解されることで完了し、その結果、αサブユニットとβ/γサブユニットが再結合して受容体に結合し、シグナルが終了します。^{[ 3 ]} Gタンパク質シグナルの長さは、GTP結合αサブユニットの持続時間によって制御され、これはRGS（Gタンパク質シグナル伝達調節因子）タンパク質または共有結合修飾によって調節されます。^{[ 4 ]}

各サブユニットには複数のアイソフォームがあり、その多くはスプライスバリアントを持ち、これらが組み合わさって数百もの組み合わせのGタンパク質を構成できます。ヘテロ三量体Gタンパク質のサブユニットの特定の組み合わせは、どの受容体に結合できるかだけでなく、どの下流の標的が影響を受けるかにも影響し、特定の外部刺激に応じて特定の生理学的プロセスを標的とする手段を提供します。^{[ 5 ] [ 6 ]} Gタンパク質は、細胞膜に標的化され、タンパク質間相互作用に寄与するために、1つ以上のサブユニットに脂質修飾を持っています。

このファミリーは、弱いGTPaseとして機能するGタ​​ンパク質αサブユニットから構成されています。Gタンパク質のクラスは、αサブユニットの配列と機能に基づいて定義され、哺乳類ではG(S)α、G(Q)α、G(I)α、トランスデューシン、G(12)αのいくつかのサブタイプに分類されます。また、真菌や植物にもαサブユニットのクラスがあります。α サブユニットは、GTP結合ドメインとらせん挿入ドメインの2つのドメインから構成されています（InterPro ：IPR011025）。GTP結合ドメインはRas様小型GTPaseと相同性があり、活性化中に構造が変化するスイッチ領域IとIIを含みます。スイッチ領域は、グアニンヌクレオチドに感受性のある構造を持つαヘリックスのループです。らせん挿入ドメインは、スイッチ領域Iの前にGTP結合ドメインに挿入され、ヘテロ三量体Gタンパク質に特有のものです。このらせん状の挿入ドメインは、GTP結合ドメインとの界面でグアニンヌクレオチドを隔離する機能を持ち、ヌクレオチドの解離を可能にするためには、このドメインが移動する必要がある。