Brontekst bekijken van GTPase

'''Een GTPase is''' een [[enzym]] dat in staat is om [[Guanosinetrifosfaat|GTP]] (guanosinetrifosfaat) te hydroliseren, waarbij de terminale fosfaatgroep afgesplitst wordt en [[Guanosinedifosfaat|GDP]] (guanosinedifosfaat) ontstaat.

==Mechanisme==
[[Afbeelding:GTPase-cyclus.jpg|thumb|200px|right|Schema van de GTPase-cyclus.]]
Een GTPase werkt als een schakelaar: er is een actieve en een inactieve toestand van het enzym. Afhankelijk van de toestand van het enzym, wordt er wel of niet een signaal afgegeven via een cascade van eiwitten.

===Activatie===
GTPases hebben een actieve en een inactieve toestand: wanneer GDP gebonden is, is het inactief met als gevolg dat er geen [[signaaltransductie]] plaatsvindt. Zodra een extern signaal (via ligandbinding of depolarisatie van de membraan) gegenereerd wordt, zal een enzym genaamd GEF (Guanine Exchange Factor) de GTPase in de actieve toestand brengen. Dit kan doordat GEF het GDP-molecuul losmaakt van de GTPase, waardoor een vrij GTP-molecuul kan binden en de actieve toestand ontstaat. Als GTPase geactiveerd is kan het interageren met [[actine]], en zo het [[cytoskelet]] van de cel beïnvloeden.

===Inactivatie===
Inactivatie vindt plaats doordat een ander enzym, genaamd GAP (GTPase Activating Protein), de intrinsieke GTPase-activiteit activeert. Hierdoor wordt GTP [[hydrolyse|gehydroliseerd]] tot GDP en is de GTPase in inactieve toestand hersteld. Deze inactivatie kan geschieden onder dezelfde soort invloeden als de activatie, zoals ligandbinding of depolarisatie van de [[celmembraan]].

==Kinetiek==
De [[enzymkinetiek]] van GTPases bestaat uit de activatie en deactivatie van een GTPase, en wordt gecontroleerd door de GEF- en GAP-enzymen. De snelheid waarmee dat gebeurt is afhankelijk van de volgende relatie tussen de concentraties van geactiveerd GTPase (GTPase*), gedeactiveerd GTPase (GTPase), GDP en GTP. Hieronder staat de vergelijking voor het evenwicht dat zich instelt voor de reactie.

:<math>\frac{[\mathrm{GTPase^*}] \cdot [\mathrm{GDP}]}{[\mathrm{GTPase}] \cdot [\mathrm{GTP}]} = \frac{K_\mathrm{on}}{K_\mathrm{off}} = K_\mathrm{a}</math>

De waarde ''K''<sub>a</sub> is constant, en wordt bepaald door de verhouding tussen de activatiesnelheid (''K''<sub>on</sub>) en de deactivatiesnelheid (''K''<sub>off</sub>). Als de concentratie GTP stijgt zal ''K''<sub>off</sub> groter worden, waardoor ''K''<sub>on</sub> groter moet worden om weer in evenwicht te komen. ''K''<sub>on</sub> wordt bepaald door het product van de concentratie GDP en actief GTPase. Dit product wordt groter wanneer GTPase geactiveerd wordt, waardoor de concentratie van zowel GDP als GTPase* toeneemt. Deze activatie blijft echter wel onder de controle van het GEF-enzym, die bepaalt of de activatie van GTPase wel of niet plaatsvindt.

==Functie==
GTPases spelen een rol in [[signaaltransductie]] op verschillende manieren. Zo zijn er vier families van GTPases die bij verschillende celfuncties zijn betrokken.
* regulatoire GTPases
* receptor-geassocieerde trimerische [[G-eiwit|G-eiwitten]]
* regulatoren van vesikeltransport
* [[eiwitsynthese]] via de [[ribosoom|ribosomen]]

De regulatoire GTPases verzorgen verschillende vormen van regulatie, waaronder de vorm, beweeglijkheid en migratie van cellen. Zij doen dit door via een cascade van eiwitten de [[polymerisatie]] en depolymerisatie van [[actine]] in het [[cytoskelet]] van een cel te beïnvloeden. De familie van de receptor-geassocieerde trimerische G-eiwitten bestaan uit eiwitten die reageren op het binden van een [[ligand (biochemie)|ligand]] aan een [[receptor (biochemie)|receptor]]. Door het binden van de ligand geeft de receptor het signaal af dat drie eiwitten (trimerisch) een complex vormen en daardoor een cascade van eiwitten activeren. De GTPases die betrokken zijn bij het reguleren van vesicle transport doen dit door vesikels (blaasjes gevuld met eiwitten of [[neurotransmitter]]) langs het cytoskelet te bewegen. De rol van GTPases bij de eiwitsynthese bestaat uit het binden van [[tRNA]]-moleculen bij de ribosomen.
Er zijn veel verschillende GTPases waaronder Rac-, Rho- en Ras-GTPase.

==Afwijkingen==
[[Mutatie (biologie)|Mutaties]] in [[gen|genen]] voor GTPases kunnen leiden tot ontwikkelingsstoornissen zoals [[mentale retardatie]]. Een voorbeeld hiervan is Rho-GTPase, die een rol speelt in signaaltransductie van zich ontwikkelende [[neuron|neuronen]].

[[Categorie:Hydrolase]]
[[Categorie:Neurobiologie]]