구아노신 이인산
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1. 개요
구아노신 이인산(GDP)은 구아노신 삼인산(GTP)이 GTP가수분해효소에 의해 가수분해되어 생성되는 뉴클레오티드이다. GDP는 GTP가수분해효소의 활성 조절에 중요한 역할을 하며 세포 내 신호 전달 과정에 관여한다. 세포 외부 신호에 의해 활성화된 G 단백질은 GDP를 GTP로 교환하여 신호 전달을 시작하며, GTP의 GDP로의 가수분해는 신호 전달을 종료시킨다. 핵 수송 과정에서도 GDP는 RanGTP가수분해효소의 작용에 관여하여 단백질의 핵 내 이동을 조절한다.
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| 구아노신 이인산 - [화학 물질]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
 | |
| |
| IUPAC명 | 구아노신 5'-이인산 |
| 기타 이름 | GDP |
| CAS 등록번호 | 146-91-8 |
| UNII | HLJ737P865 |
| ChEMBL | 384759 |
| PubChem | 730 |
| IUPHAR 리간드 | 2410 |
| ChemSpider ID | 8630 |
| ChEBI | 17552 |
| 표준 InChI | 1S/C10H15N5O11P2/c11-10-13-7-4(8(18)14-10)12-2-15(7)9-6(17)5(16)3(25-9)1-24-28(22,23)26-27(19,20)21/h2-3,5-6,9,16-17H,1H2,(H,22,23)(H2,19,20,21)(H3,11,13,14,18)/t3-,5-,6-,9-/m1/s1 |
| 표준 InChIKey | QGWNDRXFNXRZMB-UUOKFMHZSA-N |
| SMILES | C1=NC2=C(N1C3C(C(C(O3)COP(=O)(O)OP(=O)(O)O)O)O)NC(=NC2=O)N |
| 속성 | |
| 화학식 | C10H15N5O11P2 |
| 분자량 | 443.200522 |
| 외형 | 알 수 없음 |
| 밀도 | 알 수 없음 |
| 녹는점 | 알 수 없음 |
| 끓는점 | 알 수 없음 |
| 용해도 | 알 수 없음 |
| 위험성 | |
| 주요 위험 | 알 수 없음 |
| 인화점 | 알 수 없음 |
| 자연 발화점 | 알 수 없음 |
2. GTP와 GDP
GTP와 GDP는 세포 내 신호 전달 과정에서 중요한 역할을 하는 분자이다. GTP는 구아노신 삼인산(guanosine triphosphate)의 약자로, 에너지를 저장하고 전달하는 데 사용된다. GDP는 구아노신 이인산(guanosine diphosphate)의 약자로, GTP가 가수분해되면서 생성된다.
2. 1. GTP의 GDP로의 가수분해
GTP가수분해효소는 GTP가수분해 효소 활성화 단백질(GAP)로 알려진 보존된 활성 부위 모티프를 활용하여 GTP를 GDP로 가수분해하는 것을 촉진한다. 이 과정에서 물 분자는 GTP가수분해효소의 활성 부위 잔기에 의해 조정되어 GTP의 γ-인산기를 공격, 5가 전이 상태를 형성한다. 이 전이 상태는 보존된 촉매 잔기를 포함한 활성 부위 잔기와의 상호작용으로 안정화된다. 그 결과 γ-인산기가 절단되어 무기 인산(Pi)이 방출되며, 이는 효소의 구조 변화를 일으켜 GDP의 방출을 촉진한다.[1]3. 생화학적 기능
구아노신 이인산(GDP)은 GTP가수분해효소의 활성 조절에 중요한 역할을 하며 세포 내 신호 전달 과정에 관여한다. GTP가수분해효소는 활성 GTP 결합 상태와 비활성 GDP 결합 상태 사이를 순환하는 분자 스위치 역할을 한다. GDP와 GTP 사이의 상호 변환은 엄격하게 제어되며 신호 전달 경로의 분자 타이머 역할을 한다. 세포 외부 신호가 G 단백질 연결 수용체(GPCR)의 활성화를 유발하면, 관련된 G 단백질은 결합된 GDP를 GTP로 교환하여 구조적 변화를 일으키고 하위 신호 전달 연쇄 반응을 활성화시킨다.[3] 이러한 활성화는 유전자 발현 조절, 세포 골격 재배열, 효소 활성 조절을 포함한 다양한 세포 반응을 자극할 수 있다. G 단백질의 GTP가수분해효소 활성에 의한 GTP의 GDP로의 가수분해는 비활성 상태를 회복시켜 신호 전달 이벤트를 종료시킨다.[4]
핵 수송 과정에서, Ran은 결합된 GTP를 GDP로 가수분해한다. Ran-GDP는 핵 수송 인자에 결합하여 핵으로 돌아갈 수 있으며, 여기서 구아닌 뉴클레오티드 교환 인자 단백질이 GTP를 GDP로 교환하는 반응을 촉매할 수 있다. Ras 단백질의 경우에도 동일한 GTP 가수분해가 발생한다.[6]
3. 1. 세포 내 신호 전달
GDP는 GTP가수분해효소의 활성 조절에 중요한 역할을 하며 세포 내 신호 전달 과정에 관여한다. GTP가수분해효소는 활성 GTP 결합 상태와 비활성 GDP 결합 상태 사이를 순환하는 분자 스위치 역할을 한다. GDP와 GTP 사이의 상호 변환은 엄격하게 제어되며 신호 전달 경로의 분자 타이머 역할을 한다. 세포 외부 신호가 G 단백질 연결 수용체(GPCR)의 활성화를 유발하면, 관련된 G 단백질은 결합된 GDP를 GTP로 교환하여 구조적 변화를 일으키고 하위 신호 전달 연쇄 반응을 활성화시킨다.[3] 이러한 활성화는 유전자 발현 조절, 세포 골격 재배열, 효소 활성 조절을 포함한 다양한 세포 반응을 자극할 수 있다. G 단백질의 GTP가수분해효소 활성에 의한 GTP의 GDP로의 가수분해는 비활성 상태를 회복시켜 신호 전달 이벤트를 종료시킨다.[4]핵 수송 과정이라고 하는 세포 내 신호 전달 유형에서 알파 및 베타 수송 단백질과 같은 세포질 단백질은 단백질 내에 위치한 핵 국소화 서열에 결합하며, 이 복합체는 핵으로의 전위를 허용하는 핵공 복합체에 결합한다.[5] RanGTP가수분해효소는 베타 수송 단백질에 결합하여 복합체에서 분리하고, 이어서 RanGTP가수분해효소에 결합된 알파 수송 단백질을 제거한다. 수송 단백질은 RanGTP가수분해효소에 결합된 상태에서 핵을 떠나고, 여기서 Ran은 가수분해되어 결합된 GTP를 GDP로 변환한다. Ran-GDP는 핵 수송 인자에 결합하여 핵으로 돌아갈 수 있으며, 여기서 구아닌 뉴클레오티드 교환 인자 단백질이 GTP를 GDP로 교환하는 반응을 촉매할 수 있다. 우리는 또한 동일한 반응이 발생하는 Ras 단백질의 경우에도 GTP 가수분해를 볼 수 있다.[6]
3. 2. 핵 수송
세포 내 신호 전달 유형인 핵 수송 과정에서 알파 및 베타 수송 단백질과 같은 세포질 단백질은 단백질 내에 위치한 핵 국소화 서열에 결합하며, 이 복합체는 핵으로의 전위를 허용하는 핵공 복합체에 결합한다.[5] RanGTP가수분해효소는 베타 수송 단백질에 결합하여 복합체에서 분리하고, 이어서 RanGTP가수분해효소에 결합된 알파 수송 단백질을 제거한다. 수송 단백질은 RanGTP가수분해효소에 결합된 상태에서 핵을 떠나고, 여기서 Ran은 가수분해되어 결합된 GTP를 GDP로 변환한다. Ran-GDP는 핵 수송 인자에 결합하여 핵으로 돌아갈 수 있으며, 여기서 구아닌 뉴클레오티드 교환 인자 단백질이 GTP를 GDP로 교환하는 반응을 촉매할 수 있다. Ras 단백질의 경우에도 동일한 GTP 가수분해가 발생한다.[6]참조
[1]
논문
Guanosine triphosphate and guanosine diphosphate as conformation-determining molecules. Differential interaction of a fluorescent probe with the guanosine nucleotide complexes of bacterial elongation factor Tu
[2]
논문
GTP Hydrolysis Without an Active Site Base: A Unifying Mechanism for Ras and Related GTPases
2019-07-10
[3]
논문
The G protein subunit gene families
https://pubmed.ncbi.[...]
1999-12-15
[4]
논문
Guanine nucleotide exchange factors for Rho GTPases: turning on the switch
http://genesdev.cshl[...]
2002-07-01
[5]
논문
BRCA1 16 years later: nuclear import and export processes
https://febs.onlinel[...]
2018-07-15
[6]
서적
Regulators and Effectors of Small GTPases: Ras Family
Academic Press
2024-04-25
[7]
논문
Guanosine triphosphate and guanosine diphosphate as conformation-determining molecules. Differential interaction of a fluorescent probe with the guanosine nucleotide complexes of bacterial elongation factor Tu
[8]
논문
Guanosine triphosphate and guanosine diphosphate as conformation-determining molecules. Differential interaction of a fluorescent probe with the guanosine nucleotide complexes of bacterial elongation factor Tu
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