ثنائي فوسفات الغوانوزين

تُسهّل إنزيمات GTPase عملية تحلل GTP إلى GDP ، حيث تستخدم هذه الإنزيمات وحدةً محفوظةً في موقعها النشط تُعرف باسم بروتين تنشيط GTPase (GAP). في البداية، يرتبط جزيء ماء ببقايا الأحماض الأمينية في الموقع النشط لإنزيم GTPase. يهاجم جزيء الماء مجموعة الفوسفات γ في GTP، مما يؤدي إلى تكوين حالة انتقالية خماسية التكافؤ. تُثبَّت هذه الحالة الانتقالية من خلال تفاعلات مع بقايا الأحماض الأمينية في الموقع النشط، بما في ذلك بقايا الأحماض الأمينية التحفيزية المحفوظة. ونتيجةً لذلك، تنفصل مجموعة الفوسفات γ، ويتحرر الفوسفات غير العضوي (Pi). تُسبب هذه الخطوة أيضًا تغييرًا في بنية الإنزيم، مما يُعزز تحرير GDP. ^{[ 2 ]}

يُشارك GDP في عمليات الإشارات داخل الخلايا، حيث يعمل كمنظم أساسي لنشاط إنزيمات GTPases. تعمل هذه الإنزيمات كمفاتيح جزيئية، إذ تتناوب بين حالة نشطة مرتبطة بـ GTP وحالة غير نشطة مرتبطة بـ GDP. يخضع التحول المتبادل بين GDP وGTP لرقابة دقيقة، ويعمل كمؤقت جزيئي لمسارات نقل الإشارة. عندما تُحفز إشارة خارجية تنشيط مستقبل مقترن بالبروتين G (GPCR)، يستبدل البروتين G المرتبط به جزيء GDP المرتبط به بـ GTP، مما يؤدي إلى تغيير في بنيته وتنشيط سلسلة من الإشارات اللاحقة. ^{[ 3 ]} يمكن لهذا التنشيط أن يُحفز مجموعة متنوعة من الاستجابات الخلوية، بما في ذلك تعديل التعبير الجيني، وإعادة ترتيب الهيكل الخلوي، وتنظيم الأنشطة الإنزيمية. يؤدي تحلل GTP إلى GDP بواسطة نشاط GTPase للبروتين G إلى استعادة الحالة غير النشطة، وبالتالي إنهاء عملية الإشارة. ^{[ 4 ]}

في نوع من الإشارات الخلوية يُعرف بعملية الاستيراد النووي، ترتبط بروتينات سيتوبلازمية مثل الإمبورتينات ألفا وبيتا بتسلسل التموضع النووي الموجود داخل البروتين، والذي يرتبط بدوره بمركب المسام النووية، مما يسمح بانتقاله إلى النواة. ^{[ 5 ]} يرتبط إنزيم RanGTPase بالإمبورتين بيتا، مما يؤدي إلى فصله عن المركب، يليه فصل الإمبورتين ألفا المرتبط أيضًا بإنزيم RanGTPase. أثناء ارتباط الإمبورتينات بإنزيم RanGTPase، تغادر النواة حيث يتم تحلل Ran، محولًا GTP المرتبط إلى GDP. يمكن لـ Ran-GDP العودة إلى النواة من خلال ارتباطه بعامل نقل نووي، حيث يقوم بروتين عامل تبادل النيوكليوتيدات الغوانينية بتحفيز تبادل GTP بـ GDP. نلاحظ أيضًا تحلل GTP في بروتينات Ras، حيث يحدث التفاعل نفسه. ^{[ 6 ]}