Giタンパク質αサブユニット
Giタンパク質αサブユニットは、細胞内でシグナル伝達を担うヘテロ三量体Gタンパク質を構成する主要なサブユニットの一つです。これらはGiαまたはGαiとも呼ばれ、類似した機能を持つGo、Gz、トランスデューシン（Gt）などのαサブユニットとともに、Gi/o/z/tファミリーとして総称されることもあります。
このファミリーには、機能や構造によってさらに細分化された4つの主要なサブタイプが存在し、それぞれ特定のヘテロ三量体Gタンパク質のタイプを定義しています。
これらのGi/o/z/tファミリーに属するαサブユニットの主要な役割は、細胞表面に存在するGタンパク質共役受容体（GPCR）からのシグナルを受け取り、細胞内部の応答を開始することです。このシグナル伝達システムは通常、受容体、ヘテロ三量体Gタンパク質（トランスデューサー）、およびエフェクターという3つの要素から構成されます。Giαを含むGαサブユニットは、GβサブユニットとGγサブユニットが複合体を形成したGβγ複合体とともに、不活性なヘテロ三量体を形成しています。不活性状態では、GαサブユニットはGDP分子に強く結合しています。
細胞外部からのホルモンや神経伝達物質などの活性化リガンドがGPCRに結合すると、受容体は活性化され、グアニンヌクレオチド交換因子（GEF）として機能するようになります。この活性化された受容体は、Gαサブユニットが結合していたGDPを放出し、代わりに細胞内に豊富にあるGTPを結合することを促進します。GTP結合型のGαサブユニットは、Gβγ複合体から解離し、それぞれ独立して下流の様々なシグナル伝達分子（エフェクター）を活性化または抑制することで、細胞応答を引き起こします。
各サブタイプの機能
Giタンパク質：細胞内セカンドメッセンジャーであるサイクリックAMP (cAMP) の生成を抑制することが主な役割です。これは、アデニル酸シクラーゼという酵素の働きを阻害することによって実現され、結果的にcAMP依存性プロテインキナーゼ（PKA）など、cAMPに依存する下流のシグナル経路の活性を低下させます。また、GiやGoの活性化に伴って遊離したGβγ複合体も、カリウムチャネルの一種であるGIRKチャネルなど、特定のターゲットを活性化することがあります。
Goタンパク質：機能的にはGiタンパク質と多くの類似点があり、同様にアデニル酸シクラーゼの阻害やGβγを介したシグナル伝達に関与します。
百日咳毒素の影響：百日咳の原因菌が産生する百日咳毒素は、GiαおよびGoαタンパク質の特定のシステイン残基をADPリボシル化することで、これらのタンパク質がGPCRと適切に結合し、活性化されるのを妨げます。これにより、GiやGoを介したシグナル伝達経路が遮断されます。
Gzタンパク質：GiやGoと同様にGPCRと共役し、アデニル酸シクラーゼの阻害に関与しますが、GiやGoとは異なり、百日咳毒素によるADPリボシル化を受けにくいという特徴があります。
トランスデューシン (Gtタンパク質)：主に視覚や味覚といった感覚情報の伝達に特化した機能を持っています。網膜の桿体細胞に存在する視物質ロドプシンはGt1αと共役し、暗所での視覚シグナルを伝達します。一方、網膜の錐体細胞にあるフォトプシンはGt2αと共役し、明るい場所での色覚シグナル伝達に関わります。Gt3α（ガストデューシン）は味蕾に発現し、甘味や苦味といった特定の味覚受容体と共役して味覚シグナルを脳に伝えます。
Gi/oサブユニットと共役する主なGPCRの例
GiまたはGoサブユニットは、多様な生理機能に関わる多くのGPCRと共役します。代表的なものには以下のような受容体が含まれます。
アセチルコリン受容体 (M2, M4)
アデノシン受容体 (A1, A3)
アドレナリン受容体 (α2A, α2B, α2C)
カンナビノイド受容体 (CB1, CB2)
ドーパミン受容体 (D2, D3, D4)
GABAB受容体
オピオイド受容体 (δ, κ, μ, ノシセプチン受容体)
セロトニン受容体 (5-HT1, 5-HT5)
ソマトスタチン受容体 (SST1, SST2, SST3, SST4, SST5)
* その他の多数の受容体（ケモカイン受容体、ヒスタミン受容体、メラトニン受容体、遊離脂肪酸受容体など）
このように、Gi/o/z/tファミリーのαサブユニットは、GPCRからのシグナルを細胞内部へと効果的に伝え、生理機能の調節に不可欠な役割を果たしています。
このファミリーには、機能や構造によってさらに細分化された4つの主要なサブタイプが存在し、それぞれ特定のヘテロ三量体Gタンパク質のタイプを定義しています。
- - Giタンパク質：Gi1α、Gi2α、Gi3αの3つのメンバーがあり、それぞれGNAI1、GNAI2、GNAI3という遺伝子によってコードされています。
- - Goタンパク質：Goαと呼ばれるメンバーで、GNAO1遺伝子がこれをコードします。マウスにおいては、選択的スプライシングによりGo1αとGo2αという異なる分子が生成されることが知られています。
- - Gzタンパク質：Gzαというメンバーが存在し、GNAZ遺伝子によってコードされます。
- - トランスデューシン (Gtタンパク質)：主に感覚受容に関わるサブタイプで、Gt1α、Gt2α、Gt3α（ガストデューシンとしても知られる）があります。これらはそれぞれGNAT1、GNAT2、GNAT3遺伝子にコードされています。
これらのGi/o/z/tファミリーに属するαサブユニットの主要な役割は、細胞表面に存在するGタンパク質共役受容体（GPCR）からのシグナルを受け取り、細胞内部の応答を開始することです。このシグナル伝達システムは通常、受容体、ヘテロ三量体Gタンパク質（トランスデューサー）、およびエフェクターという3つの要素から構成されます。Giαを含むGαサブユニットは、GβサブユニットとGγサブユニットが複合体を形成したGβγ複合体とともに、不活性なヘテロ三量体を形成しています。不活性状態では、GαサブユニットはGDP分子に強く結合しています。
細胞外部からのホルモンや神経伝達物質などの活性化リガンドがGPCRに結合すると、受容体は活性化され、グアニンヌクレオチド交換因子（GEF）として機能するようになります。この活性化された受容体は、Gαサブユニットが結合していたGDPを放出し、代わりに細胞内に豊富にあるGTPを結合することを促進します。GTP結合型のGαサブユニットは、Gβγ複合体から解離し、それぞれ独立して下流の様々なシグナル伝達分子（エフェクター）を活性化または抑制することで、細胞応答を引き起こします。
各サブタイプの機能
Giタンパク質：細胞内セカンドメッセンジャーであるサイクリックAMP (cAMP) の生成を抑制することが主な役割です。これは、アデニル酸シクラーゼという酵素の働きを阻害することによって実現され、結果的にcAMP依存性プロテインキナーゼ（PKA）など、cAMPに依存する下流のシグナル経路の活性を低下させます。また、GiやGoの活性化に伴って遊離したGβγ複合体も、カリウムチャネルの一種であるGIRKチャネルなど、特定のターゲットを活性化することがあります。
Goタンパク質：機能的にはGiタンパク質と多くの類似点があり、同様にアデニル酸シクラーゼの阻害やGβγを介したシグナル伝達に関与します。
百日咳毒素の影響：百日咳の原因菌が産生する百日咳毒素は、GiαおよびGoαタンパク質の特定のシステイン残基をADPリボシル化することで、これらのタンパク質がGPCRと適切に結合し、活性化されるのを妨げます。これにより、GiやGoを介したシグナル伝達経路が遮断されます。
Gzタンパク質：GiやGoと同様にGPCRと共役し、アデニル酸シクラーゼの阻害に関与しますが、GiやGoとは異なり、百日咳毒素によるADPリボシル化を受けにくいという特徴があります。
トランスデューシン (Gtタンパク質)：主に視覚や味覚といった感覚情報の伝達に特化した機能を持っています。網膜の桿体細胞に存在する視物質ロドプシンはGt1αと共役し、暗所での視覚シグナルを伝達します。一方、網膜の錐体細胞にあるフォトプシンはGt2αと共役し、明るい場所での色覚シグナル伝達に関わります。Gt3α（ガストデューシン）は味蕾に発現し、甘味や苦味といった特定の味覚受容体と共役して味覚シグナルを脳に伝えます。
Gi/oサブユニットと共役する主なGPCRの例
GiまたはGoサブユニットは、多様な生理機能に関わる多くのGPCRと共役します。代表的なものには以下のような受容体が含まれます。
アセチルコリン受容体 (M2, M4)
アデノシン受容体 (A1, A3)
アドレナリン受容体 (α2A, α2B, α2C)
カンナビノイド受容体 (CB1, CB2)
ドーパミン受容体 (D2, D3, D4)
GABAB受容体
オピオイド受容体 (δ, κ, μ, ノシセプチン受容体)
セロトニン受容体 (5-HT1, 5-HT5)
ソマトスタチン受容体 (SST1, SST2, SST3, SST4, SST5)
* その他の多数の受容体（ケモカイン受容体、ヒスタミン受容体、メラトニン受容体、遊離脂肪酸受容体など）
このように、Gi/o/z/tファミリーのαサブユニットは、GPCRからのシグナルを細胞内部へと効果的に伝え、生理機能の調節に不可欠な役割を果たしています。
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