在细胞生物学的浩瀚宇宙中，小G蛋白宛如一颗颗璀璨的星辰，以其独特的功能和机制，吸引着无数科研工作者的目光。今天，就让我们一同走进小G蛋白的世界，揭开它们神秘的面纱，探索它们在细胞信号传导中的关键作用。
一、小G蛋白家族：多样化的成员与功能
小G蛋白家族是一个庞大的群体，包含超过150个成员，它们根据序列同源性被分为多个亚家族，如Rho、Ras、Ran、Rab、Arf以及Rad/Rem/Gem/Kir等。这些小G蛋白作为分子开关，在GDP结合的非活性状态和GTP结合的活性状态之间循环，通过调节蛋白如鸟苷酸交换因子（GEFs）、GTP酶激活蛋白（GAPs）和鸟苷酸解离抑制因子（GDIs）来控制这一转换过程。
（一）Rho亚家族：细胞骨架与细胞行为的调控者
Rho亚家族拥有至少20个成员，其中Rac1、RhoA和Cdc42是最为人们熟知的。这些蛋白作为分子开关，通过一系列效应蛋白传递细胞信号，参与细胞骨架重组、转录调控、细胞迁移、细胞转化以及转移等多种细胞反应。它们在细胞形态维持、细胞运动和细胞间相互作用等方面发挥着至关重要的作用。
（二）Ras亚家族：细胞增殖与分化的关键因子
Ras亚家族包含约10个成员，主要分为Ras、Ral和Rap蛋白。Ras蛋白在Raf/ERK信号通路中发挥功能，控制细胞的增殖和分化。Ral蛋白参与内吞作用的早期步骤，而Rap蛋白则作为Ras的拮抗剂，位于晚期内体和早期内质网中。这些蛋白在细胞生长、发育和癌症发生等过程中扮演着关键角色。
（三）Ran亚家族：核运输与细胞周期的守护者
Ran蛋白在细胞核运输中起着至关重要的作用，它们调节大分子在细胞核和细胞质之间的运输。此外，Ran蛋白还参与细胞周期检查点的调控，从DNA复制到进入有丝分裂的各个阶段。它们确保细胞周期的正常进行，维持细胞的遗传稳定性和功能完整性。
（四）Rab亚家族：囊泡运输的精准调控者
Rab亚家族是小G蛋白家族中最大的亚家族之一，它们在囊泡运输过程中发挥着关键作用。从内质网到高尔基体，再到质膜，Rab蛋白精准地调控着囊泡的流动。它们在细胞内物质运输、细胞器形成和细胞分泌等过程中起着不可或缺的作用，确保细胞内各种生理活动的正常进行。
（五）Rad/Rem/Gem/Kir亚家族：多面手的生理调节者
Rad/Rem/Gem/Kir亚家族（RGK亚家族）的成员具有广泛的生理功能。它们可以控制心肌肥大、抑制肌细胞和脂肪细胞中胰岛素刺激的葡萄糖摄取，还可以通过与β亚单位结合抑制电压依赖性钙通道。这些蛋白在心血管系统、代谢调节和神经信号传导等多个领域发挥着重要作用。
（六）Arf亚家族：囊泡运输与膜融合的协调者
Arf亚家族包括Arf蛋白和Arf样蛋白（Arls）。一般来说，Arf蛋白有助于调节囊泡运输和膜融合，参与核膜融合、高尔基体囊泡运输的负调控以及质膜内陷等多种功能。这个家族是小G蛋白家族中最为多样化的成员，与异源三聚体G蛋白家族的关系密切。
Cytoskeleton 小G蛋白产品推荐：
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货号 |
产品名称 |
规格 |
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C17G01-A |
Cdc42-GST protein: dominant negative |
1x25ug |
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C6101-A |
Cdc42-His Protein: constituitively active |
1x10ug |
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CD01-A |
Cdc42-His Protein: Wild type |
1x100ug |
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CD01-C |
Cdc42-His Protein: Wild type |
3x100ug |
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CD01-XL |
Cdc42-His Protein: Wild type |
1x1mg |
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CDG01-XL |
Cdc42-GST Protein: Wild type |
1x1mg |
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CN01-A |
Rho Activator |
5x10units |
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CN01-B |
Rho Activator |
20x10units |
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CN02-A |
Rac and Cdc42 Activator |
5x10units |
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CN02-B |
Rac and Cdc42 Activator |
20x10units |
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CN03-A |
Rho activator II |
3x20ug |
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CN03-B |
Rho activator II |
9x20ug |
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CN04-A |
Rho/Rac/Cdc42 Activator I |
3x20ug |
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CN04-B |
Rho/Rac/Cdc42 Activator I |
9x20ug |
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CS-GE03 |
Ras-GRF GEF protein (human recomb. CDC25 domain, MBP tagged) |
1x100ug |
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CS-GE04 |
Tiam1 GEF protein (human recomb. DHPH domain, MBP tagged) |
1x100ug |
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CS-GE05 |
Vav1 GEF protein (human recomb. DHPHC1 domain Y174D mutant, 6xHis tagged) |
1x100ug |
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CS-GE06 |
Vav2 GEF protein (human recomb. DH domain, 6xHis tagged) |
1x100ug |
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CS-GE07 |
ARNO Protein: GEF (Sec7) domain (aa31- 267, human recomb., 6xHis tagged) |
1x100ug |
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CS-GE08 |
SOS2 exchange domain (563-1051) protein (Human recombinant) |
1x100ug |
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CS-GE09 |
RAPGEF5 Protein: Ras association and exchange domain (57– 580) wild type. (Human recombinant, GST tagged) |
1x100ug |
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CS-GE10 |
SOS1 Exchange Domain (564-1049) Protein : GST-Tagged (Human Recombinant) |
1x100ug |
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CS-RS02 |
N-Ras Protein; wild-type (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS03 |
K-Ras4B Protein: wild-type (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS04 |
K-Ras4B Mutant Protein: G12V (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS05 |
R-Ras Protein: wild-type (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS06 |
K-Ras4B Mutant Protein: G13D (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS07 |
K-Ras4B Mutant Protein: G13S (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS08 |
K-Ras4B Mutant Protein: K128A (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS09 |
K-Ras4B Mutant Protein: Q61P (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS10 |
K-Ras4B Mutant Protein: R135A (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS11 |
K-Ras4B Mutant Protein: G12D+I36N (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS12 |
K-Ras4B Mutant Protein: G12D+D38A (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS13 |
K-Ras4B Mutant Protein: G12D (human recombinant with 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CS-RS14 |
K-Ras4B G12C mutated protein (Human recombinant, 6xHis-tag) |
1x100ug |
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CT04-A |
Cell Permeable Rho Inhibitor (C3 Trans based)) |
1x20ug |
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CT04-B |
Cell Permeable Rho Inhibitor (C3 Trans based)) |
5x20ug |
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CT04-C |
Cell Permeable Rho Inhibitor (C3 Trans based)) |
20x20ug |
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CUB02B-beads |
Control for Ubiquitin Affinity Beads |
10assays |
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GAP01-A |
Rho GAP Protein GST |
1x50ug |
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GAP01-B |
Rho GAP Protein GST |
4x50ug |
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GAS01-A |
Rho GAP Protein: catalytic domain GST |
1x50ug |
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GAS01-B |
Rho GAP Protein: catalytic domain GST |
4x50ug |
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GE01-A |
Dbs protein GEF domain - HIS fusion |
2x50ug |
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GE02 |
SOS1 Ras GEF protein (human recomb. ExD domain, 6xHis tagged) |
1x100ug |
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GE02-XL |
SOS1 Ras GEF protein (human recomb. ExD domain, 6xHis tagged) |
1x1mg |
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GGA07-A |
GGA3-PBD Arf Affinity Beads |
1x500ug |
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MAPF-A |
MAP Fraction |
1x100ug |
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MAPF-C |
MAP Fraction |
5x100ug |
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R17G01-A |
Rac1 GST Protein: dominant negative |
1x25ug |
|
R6101-A |
Rac1 His Protein: constitutively active |
1x10ug |
|
R6301-A |
RhoA His Protein: constitutively active |
1x10ug |
|
RC01-A |
Rac1 His Protein: wild type |
1x100ug |
|
RC01-C |
Rac1 His Protein: wild type |
3x100ug |
|
RC01-XL |
Rac1 His Protein: wild type |
1x1mg |
|
RC02-A |
Rac2 His Protein: wild type |
1x100ug |
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RCG01-C |
Rac1 GST Protein: wild type |
8x25ug |
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RF02-A |
Raf protein ras binding domain on GST beads |
2x2mg |
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RF02-B |
Raf protein ras binding domain on GST beads |
6x2mg |
|
RH01-A |
RhoA His Protein: wild type |
1x100ug |
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RH01-C |
RhoA His Protein: wild type |
3x100ug |
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RH01-XL |
RhoA His Protein: wild type |
1x1mg |
|
RH03-A |
RhoC His Protein: wild type |
1x100ug |
|
RHG01-C |
RhoA GST Protein: wild type |
8x25ug |
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RP01P-A |
Arp2/3 Protein Complex (Porcine brain) |
2x50ug |
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RP01P-B |
Arp2/3 Protein Complex (Porcine brain) |
6x50ug |
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RR02-A |
Rap1b protein (Human wild type, His) |
1x100ug |
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RS01-A |
H-Ras Protein; wild type 6xHis Tag |
1x100ug |
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RS01-C |
H-Ras Protein; wild type 6xHis Tag |
3x100ug |
二、小G蛋白的测量技术：精准研究的利器
为了深入了解小G蛋白的功能和机制，准确测量小G蛋白的活性和水平至关重要。目前，有多种方法可用于测量小G蛋白，包括：
（一）测量活性GTP结合形式
传统的活性Rho测量方法是通过拉下法进行的，这种方法存在耗时、需要大量细胞蛋白、样品处理数量有限以及只能提供半定量结果等缺点。Cytoskeleton公司通过引入GLISA技术，将这一概念提升到了一个新的准确性和灵敏度水平。GLISA技术采用96孔格式，使用少量细胞/蛋白，提供高度准确的结果，极大地提高了测量效率和准确性。
小G蛋白活化检测请参见：https://www.amyjet.com/featured/Small-G-Protein.shtml
（二）测量总小G蛋白水平
曾经被认为是细胞信号传导中无关紧要的旁观者，总小G蛋白水平如今已成为正常和疾病细胞功能中的一个重要因素。通过采用西方印迹法或夹心ELISA法，可以测量细胞或组织提取物中的总Rho水平。这种方法为研究小G蛋白在细胞生理和病理过程中的作用提供了重要的数据支持。
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产品名称 |
货号 |
规格 |
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Total RhoA ELISA |
96assays |
（三）测量GEF交换活性
利用GTP荧光共轭物，这些共轭物在与小G蛋白结合时会显示不同的荧光，可以确定GTP的交换速率。这种方法可以应用于纯化的重组蛋白或从细胞提取物中免疫沉淀的Rho蛋白。通过荧光技术，可以实时监测GEF的活性，为研究小G蛋白的激活机制提供了有力的工具。
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产品名称 |
货号 |
规格 |
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RhoGEF Exchange Assay |
60-300assays |
（四）测量内源性GTP酶活性
尽管从细胞提取物中测量GTP酶活性存在竞争性非特异性磷酸酶活性的干扰，但从纯化的重组蛋白中测量GTP酶活性则相对简单。采用磷酸酶测定法，如Cytoskeleton公司提供的BK105或BK054试剂盒，可以准确测量GTP酶活性。这种方法为研究小G蛋白的失活机制和调控提供了重要的技术支持。
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产品名称 |
货号 |
规格 |
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RhoGAP Assay |
BK105 |
80-160assays |
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CytoPhos Endpoint Phosphate Assay |
BK054 |
1000assays |
三、GEFs：小G蛋白激活的关键
GEFs（鸟苷酸交换因子）是小G蛋白激活的关键调节因子。它们催化GDP与GTP的交换，使小G蛋白进入活性状态，从而响应细胞外信号。GEFs通过与GDP结合的小G蛋白结合，破坏GDP-GTPase复合物，并稳定一个无核苷酸的反应中间体。由于细胞内GTP与GDP的高比例，释放的GDP被GTP取代，导致GEFs从小G蛋白复合物中释放并激活GTPase。许多GEF蛋白已被鉴定为癌基因，并参与人类疾病，如癌症。有趣的是，GEF蛋白的表达具有组织或细胞类型特异性，这为癌症治疗提供了潜在的治疗靶点。
近年来，荧光类似物的开发极大地提高了定义GEFs实时交换反应的技术能力，包括动力学和热力学特性，消除了传统放射性标记方法的需要。这种基于荧光的测定方法利用了荧光类似物与小G蛋白结合和未结合时的光谱差异，从而能够监测小G蛋白的状态。Cytoskeleton公司开发了一种基于Mant荧光团的GEF测定法，适用于96孔和384孔格式。这种测定法可用于多种研究目的，如表征GEFs和在高通量筛选格式中鉴定GEF抑制剂。
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通过RhoA和Rac1蛋白水解GTP测定p50 RhoGAP活性： 图例：小GTP酶Cdc42（Cat#CD01）和人Dbs蛋白（Cat#GE01）在大肠杆菌中表达为His标记蛋白，并在镍亲和柱上纯化。反应在96孔黑色平底半面积板（Corning Cat#3686）格式（150?l反应体积）中进行。每个反应含有1?M GTP酶、50?g/ml牛血清白蛋白（BSA）、20 mM Tris pH 7.5、50 mM NaCl、10 mM MgCl2和0.8?M mant GTP，有或没有0.5?M人Dbs（DH/pH）蛋白。在Tecan Spectrofluor plus荧光计（lex=360nm，lem=460nm）中测量反应。在20°C下每30秒读取一次读数，总反应时间为30分钟。 |
