Las proteínas de unión a nucleótidos de guanina (proteínas G), también conocidas como GTPasas, son una superfamilia de proteínas que regulan muchos procesos celulares, como la señalización celular, el transporte vesicular y la regulación de la forma y la motilidad de las células. La mutación o disfunción de estas proteínas puede provocar enfermedades. Hay alrededor de 40.000 proteínas G conocidas que se pueden clasificar en dos grupos: proteínas G pequeñas que constan de un solo dominio y proteínas G grandes de varios dominios.

Las proteínas G grandes, también conocidas como proteínas G heterotriméricas, constan de tres subunidades: α, β y γ. La subunidad α tiene un dominio conservado que interactúa con los receptores acoplados a la proteína G para mediar la señalización transmembrana

Las proteínas G pequeñas son una sola subunidad y envían señales a toda la célula en una variedad de vías. Se dividen en cinco subfamilias según la secuencia y la función: Ras, Rho, Rab, Ran y Arf. Las mutaciones en la subfamilia Ras conducen a la formación de tumores cancerosos en los pulmones, el colon y el páncreas. La subfamilia Rho regula la reorganización de la actina y la dinámica del citoesqueleto de microtúbulos. La subfamilia Rab, la familia más grande de proteínas G pequeñas, regula el transporte de vesículas y el tráfico de membranas en las vías secretoras y endocíticas. La subfamilia Ran regula el transporte nucleocitoplasmático de ARN y proteínas a través del poro nuclear y el ensamblaje y la función del huso mitótico. La subfamilia Arf está involucrada en el transporte de vesículas y el tráfico de membranas.

Las proteínas G están reguladas por la unión GTP/GDP y tienen actividad GTPasa intrínseca, lo que significa que pueden hidrolizar GTP a GDP. Cuando GTP está unido, la proteína G está en el estado "ON", es decir, la proteína promoverá cascadas de señalización en la célula. Cuando el PIB está vinculado, está en el estado "OFF", haciendo que la señalización se detenga. Regulación de la activación de la proteína G regulada además por los factores de intercambio de nucleótidos de guanina (GEF), que ayudan en la disociación de GDP, y las proteínas activadoras de GTPasa (GAPasa) que estimulan la hidrólisis de GTP. Además, los inhibidores de la disociación de guanina (GDI) pueden unirse a pequeñas GTPasas y regular su ubicación en la membrana o el citoplasma.