哈斯矩阵图的G-蛋白偶联受体类型预测
简要说明g蛋白偶联受体介导的信号的特点
G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptors，简称GPCRs）是一类位于细胞膜上的受体蛋白，它们在细胞内传递信号，并参与调控多种生物学过程。
下面是G蛋白偶联受体介导的信号的一些特点：
多样性：GPCRs是一个大的蛋白家族，包含多个亚型和亚类。
它们能够识别和响应多种不同的外界信号分子，如激素、神经递质、药物等。
七次跨膜结构：GPCRs的结构特点是七个跨越细胞膜的α螺旋，其中N端位于胞外，C端位于细胞内。
这种七次跨膜结构使GPCRs能够与外界信号分子相互作用并传递信号到细胞内。
G蛋白介导信号转导：GPCRs与G蛋白（G proteins）相互作用，通过激活G蛋白来传递信号。
G蛋白分为三个亚单位：α、β和γ。
当GPCR被激活时，它与G蛋白的α亚单位结合，并导致G蛋白的活化。
激活的G蛋白进一步调节下游信号传导通路，如腺苷酸环化酶、离子通道、蛋白激酶等。
跨膜信号转导：通过GPCRs和G蛋白的激活，信号从细胞外的配体传递到细胞内的效应器蛋白，进而引发一系列的信号转导过程。
这些过程可以调节细胞的生理功能，如细胞增殖、分化、迁移、凋亡等。
耦联的多样性：不同类型的GPCRs可以耦联到不同类型的G蛋白，从而导致不同的信号转导途径。
这种多样性使得GPCRs能够参与多种生物学过程，并为药物研发提供了潜在的靶点。
G蛋白偶联受体介导的信号具有多样性、可调性和广泛参与的特点。
它们在细胞信号传导中发挥重要作用，对维持生理平衡和调控生物过程起着关键作用。
因此，GPCRs是药物研发中的重要目标，许多药物正是通过调节GPCRs来干预疾病和治疗病症。
g蛋白偶联受体名词解释生物化学
G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）是一类重要的跨膜蛋白，广泛存在于动物细胞膜上，作为细胞外信号分子的接受器。
它们可以感知各种化学物质，包括激素、神经递质、药物等，并通过激活细胞内信号通路来调控细胞的生理功能。
1. 结构特点G蛋白偶联受体通常由单个蛋白质组成，分子量约为40-50kDa。
它们具有七个跨膜结构域，即膜外N端、第一螺旋、膜通道、第二螺旋、第三螺旋、膜外循环结构（第三螺旋和第四螺旋之间）、第四螺旋和细胞质C端。
这种七个跨膜结构域的特殊排列方式使得G蛋白偶联受体可以在跨膜结构域之间传递信号，实现了跨膜信号传导的功能。
2. 信号传导机制当外界化学物质（如激素）与G蛋白偶联受体结合时，会导致受体构象发生变化，从而激活细胞内的G蛋白。
激活的G蛋白分别与腺苷酸环化酶（adenylyl cyclase）、磷脂酶C（phospholipase C）等效应蛋白结合，进而调控细胞内二次信号分子的生成，如cAMP、cGMP、IP3等，最终影响细胞的生理功能。
部分G蛋白偶联受体也可直接与离子通道相结合，调节细胞内钙离子、钾离子等离子通道的活性，影响细胞的电生理活动。
3. 生物学功能G蛋白偶联受体在人体中起着重要的生物学功能，包括神经传导、免疫应答、细胞增殖和分化、代谢调控等方面。
肾上腺素受体、乙酰胆碱受体等G蛋白偶联受体在神经系统中调节神经递质的释放和感知，影响神经传导；组胺受体、血管紧张素受体等在血管内皮细胞中调节血管张力，影响血管收缩和扩张。
4. 药物靶点由于G蛋白偶联受体对人体生理功能的调控作用，它们成为了许多药物的重要靶点。
许多药物（如β受体阻滞剂、抗组胺药等）就是通过作用于G蛋白偶联受体来发挥其药理作用。
对G蛋白偶联受体的深入研究不仅有助于理解生物学功能的调节机制，还可以为新药的研发提供重要的靶标。
总结G蛋白偶联受体作为一类重要的细胞外信号接受器，在人体生理功能调控中扮演着重要的角色。
g蛋白偶联受体 构成特点 效应特点
G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR）是一类跨膜蛋白，广泛存在于哺乳动物的细胞膜上，其在细胞信号转导中发挥着重要作用。
本文将就G蛋白偶联受体的构成特点和效应特点展开详细讨论。
一、G蛋白偶联受体的构成特点1. 跨膜结构：G蛋白偶联受体是一种七次跨膜的蛋白，其N端和C端均位于细胞质内外，七次跨膜螺旋结构通过跨膜区域相互连接，形成一个完整的跨膜结构。
2. 多样性：G蛋白偶联受体的基因在哺乳动物中有上百种，它们可对多种外界信号作出反应，包括神经递质、激素和药物等。
不同类型的G蛋白偶联受体对应不同的外界信号，并通过激活不同的信号通路来调节细胞内环境。
3. 三段结构：G蛋白偶联受体可分为N端、C端和跨膜区域三个功能性结构段，不同段位分别参与了受体的激活、信号传导和效应器结合等生物学功能。
二、G蛋白偶联受体的效应特点1. 信号转导：G蛋白偶联受体通过与G蛋白的结合，激活G蛋白的GTP酶活性，从而使其从α亚基上失活的GDP变为活化的GTP。
活化的G蛋白可以调控细胞内的第二信使产生，如腺苷酸环化酶和磷脂酰肌醇磷酸途径等。
2. 多效性：G蛋白偶联受体的信号传导路径多样，可以通过激活腺苷酸环化酶的cAMP信号通路、磷脂酰肌醇信号通路、小G蛋白信号通路等多种途径发挥多种效应。
这种多效性使得G蛋白偶联受体在细胞生理和药理过程中具有广泛的作用。
3. 药物靶点：由于G蛋白偶联受体在细胞信号转导中的重要性，它成为了药物开发的重要靶点。
许多目前临床上使用的药物即是通过调控G蛋白偶联受体来发挥治疗作用的，这包括β受体阻滞剂、5-羟色胺受体拮抗剂等。
G蛋白偶联受体作为重要的细胞信号传导分子，其构成特点和效应特点对于我们理解细胞功能和研发药物具有重要意义。
对G蛋白偶联受体进行深入研究，有助于揭示其在疾病发生发展中的作用机制，为新药的设计提供理论依据。
希望未来能有更多的研究能够揭示G蛋白偶联受体的更多奥秘，为医学科研和临床治疗带来新的突破。
G蛋白偶联受体的结构和功能分析
G蛋白偶联受体的结构和功能分析G蛋白偶联受体是细胞膜上的一类受体，能够与G蛋白结合并激活其下游信号通路，从而调节细胞的生理功能。
目前已知的G蛋白偶联受体有超过800种，它们广泛分布于人体各个组织和器官中，参与多种生理和病理过程。
本文将从结构和功能两个方面进行G蛋白偶联受体的分析。
一、G蛋白偶联受体的结构G蛋白偶联受体的结构包括三个主要部分：N端外部结构域、跨膜区和C端内部结构域。
N端外部结构域通常包括一个信号肽序列、一个多肽链和一个糖蛋白。
这个部分对于识别外源物和生物体内的信号分子是非常重要的。
跨膜区是G蛋白偶联受体的最长部分，大约有7个α螺旋，形成一个七膜结构。
这个部分通常是一个细胞膜上的固定位置，而其他部分则可以向外部或内部开放。
所有G蛋白偶联受体都具有一个高度保守的区域，即7个跨膜区的中央区域。
C端内部结构域包含多个功能性结构域和蛋白激酶结构域。
这些结构域能够与下游信号通路的分子进行作用，并激活下游信号通路。
一般而言，G蛋白偶联受体的结构比较复杂，形成了一个高度保守的结构，这种结构在不同的受体之间基本上是相似的。
二、G蛋白偶联受体的功能G蛋白偶联受体的功能复杂多样，涉及到多种生理过程。
通过激活下游信号通路，可以促进或抑制细胞内多种生理活动，同时也与多种疾病相关。
下面将具体探讨其功能：1. G蛋白偶联受体的呈现和识别G蛋白偶联受体通常在细胞膜中表达。
通过识别外源物和自身信号分子，它们能够调控细胞内多种生理过程。
例如，多巴胺能够通过与多种G蛋白偶联受体结合，调节中枢神经系统的功能。
2. G蛋白偶联受体和心血管系统G蛋白偶联受体在心血管系统中扮演着重要的角色。
例如，β肾上腺素能够与β肾上腺素受体结合，激活下游信号通路，促进心脏跳动和肌肉收缩。
另外，肌酸磷酸也能够与G蛋白偶联受体结合，从而产生类似于β肾上腺素的作用。
3. G蛋白偶联受体和中枢神经系统在中枢神经系统中，多种神经递质和神经肽能够与G蛋白偶联受体结合，并调节细胞功能。
g蛋白偶联受体类型
g蛋白偶联受体类型
G蛋白偶联受体类型
G蛋白偶联受体是一类广泛存在于细胞膜上的蛋白质，它们在细胞信号传导中发挥着重要的作用。
根据其结构和功能的差异，G蛋白偶联受体可以分为多个类型。
本文将介绍几种常见的G蛋白偶联受体类型，并阐述它们在细胞信号传导中的作用。
1. GPCR（G蛋白偶联受体）：GPCR是G蛋白偶联受体家族中最大的一个类别，也是最为研究深入的一个类别。
它们通过与G蛋白的结合，调控多种生物过程，如细胞增殖、分化、凋亡等。
GPCR在药物研发中也扮演着重要的角色，许多药物的靶点就是GPCR。
2. G蛋白偶联受体激酶（RTK）：RTK是一类具有酪氨酸激酶活性的膜受体，它们通过与G蛋白的结合，调控多种细胞信号通路。
RTK 在细胞生长、分化、迁移等过程中发挥着重要的作用，与多种疾病的发生和发展密切相关。
3. G蛋白偶联雪腺苷酸环化酶（AC）：AC是一类能够将ATP转化为环化腺苷酸的酶，它的激活与G蛋白偶联受体的信号传导密切相关。
AC通过产生第二信使环化腺苷酸，参与调节多种细胞功能，如心血管系统的调节、神经传导等。
4. G蛋白偶联磷脂酰肌醇酶（PLC）：PLC是一类能够催化磷脂酰肌醇转化为二酰甘油和肌醇三磷酸的酶，它的激活也与G蛋白偶联受
体的信号传导相关。
PLC通过产生二酰甘油和肌醇三磷酸，参与调节细胞内钙离子浓度、细胞凋亡等重要过程。
总结起来，G蛋白偶联受体类型多样，包括GPCR、RTK、AC和PLC 等。
它们通过与G蛋白的结合，调控细胞信号传导，参与调节多种生物过程。
对于深入了解细胞信号传导以及相关疾病的发生和发展，研究G蛋白偶联受体的结构和功能具有重要意义。
g蛋白偶联受体家族分类
g蛋白偶联受体家族分类
G蛋白偶联受体家族是一种广泛存在于动物细胞膜上的蛋白质家族，它们能够接收细胞外信号并转导到细胞内部，以调节细胞的生理功能。
根据它们的结构和功能特点，G蛋白偶联受体家族可分为以下几个主要分类：
1. GPCR（G蛋白偶联受体）家族：这是最大的G蛋白偶联受体家族，包括了数百种受体亚型，如α-受体、β-受体和γ-受体等。
GPCR家族广泛参与了许多重要的细胞信号传导通路，如内分泌传递、神经递质传递、视觉、味觉等。
2. RGS家族：RGS（Regulator of G protein Signaling）蛋白是一类广泛存在的负调控G蛋白活性的蛋白家族。
它们通过其RGS结构域与激活的G蛋白相互作用，促进GTP水解并终止G蛋白信号传导，从而起到调节细胞信号的作用。
3. GPCR皮质醇受体家族：这个家族包括了多个皮质醇受体亚型，它们通过结合皮质醇及其类固醇类似物来调节细胞的代谢和生长等生理过程。
4. 钠离子/钾离子通道家族：这个家族包括了多个与离子通道信号传导相关的G蛋白偶联受体亚型，如某些钾通道亚型。
5. Olfactory家族：这个家族包括了多个与嗅觉信号传导相关的G蛋白偶联受体亚型，如嗅觉受体。
以上只是G蛋白偶联受体家族的部分分类，目前还有其他一
些亚型尚未被完全研究和分类。
这些分类有助于我们更好地理解G蛋白偶联受体在细胞信号传导中的多样化功能。
基于遗传算法的G蛋白偶联受体(GPCR)家族的分类预测研究
（ ｏ ｅｅ ｆ ｈ ｍ ｓｙ Ｓ ｈ ａ ｎ ｅｓｙ Ｃ ｅｇｕ ６０ ６ ， ｈｎ ） Ｃ ｌｇ ｅ ｉｒ ，ｉ ｕｎＵ ｉ ｒｉ ，ｈｎ ｄ ，１０ ４ Ｃ ｉａ ｌ ｏＣ ｔ ｅ ｖ ｔ
Ａ ｓ ａｔＧ ｐｏｅ —ｏｐｅ ｅｅ ｔ （ Ｐ Ｒ ｈｓｗｄ ｌ ｐｒｃ ａ ｄｉ ｅ ｅｕａ ｏ ｆ ａ ｏｓ ｈｓ ｌ ｉ ｌ ｕｃｉ ｓＧ Ｃ ａ ｂｔ ｃ ： ｒｔｉ ｃｕ ｌ ｒｃｐｏ Ｇ Ｃ ） ａ ｉｅ ａｔ ｉ ｔ ｔ ｇ ｌｉｎｏ ｒ ｕ ｙｉｏ ｃ ｎｔ ｎ． Ｐ Ｒｈｓ ｒ ｎ ｄ ｒ ｙ ｉｐ ｅ ｎｈ ｒ ｔ ｖｉ ｐ ｏ ｇ ａ ｆ ｏ
标 。由于 Ｇ蛋 白偶联受体 晶体结构缺乏 ， 采用理论方法对 Ｇ蛋 白受 体耦合 特异性进行 分类预测 在药 物研发
领域有着 重要 的学术和应用价值 。因此 ， 本文采用模式识别方法 ， 基于 Ｇ Ｃ Ｐ Ｒ序列 ， 以伪氨基酸算法 以及 遗传
算法 为基础 ， 用支持向量机方法建立 了 Ｇ蛋 白偶联受体耦合特异性 的预测模型 ， 取得 了可达 ８． ％ 的较高 的 ２５
第２ ４卷第 ｌ ０期
２１ ０ ２年 １ ｌ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｈ ｍｉａ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｉ ｔ Ｒ ｃ ｏ
Ｖ０ ． ４． ｏ １ １２ Ｎ ． ０ Ｏｃ ．， ０１ ｔ ２ ２
文章编 号 ：０ ４ １５ （ ０ ２ １ —５４０ １０ ．６ ６ ２ １ ） ０１ ３ －６
ｆ ｍ ｉｙ ｂ ｓ ｄ ｏ ｇ ｎｅ ｉ ｌ ｏ ｉｈ ａ ｌ ａ ｅ ｎ ｅ ｔｃ ａ ｇ ｒｔ ｍ
Ｗ ＡＮＧ ｎ－ ｉ ＺＨＡＮＧ —ｕｎ， Ｉ Ｍｉ ｑ ， Ｌｉｙ Ｔ ＡＮ ｅ， Ｘｕ ＰＵ ｅ ｍｅ ， Ｉ Ｍｅ ｇ ｌｎｇ Ｘｕ ＇ ｉ Ｌ ｎ —ｏ
G蛋白耦联受体
• GPCRs 是分布于组织最广泛的受体家族, 目前 报道的有2000多种。根据序列和结构的相似性, 可分为5 个亚家族: 视紫红质家族、分泌素亚 家族、谷氨酸盐亚家族、粘附(adhesion) 亚 家族、卷曲(frizzled)亚家族。 • 人类基因组中约有1200 个基因属于GPCR, 它 们将各种细胞外信号, 如光、生物胺、肽类、 糖蛋白、脂类、核苷酸、离子、蛋白酶等跨膜 传递到细胞内的效应分子, 引起细胞内的一系 列变化, 调节各种生理过程。
• GPCRs是目前小分子药物开发过程中最成功 的一类蛋白质药靶, 当今药物市场约30%的小 分子药物为GPCRs的激动剂或拮抗剂，这些 药物在临床疾病治疗中发挥十分重要的作用。 • GPCRs潜在有众多药靶亟待发掘。
1、GPCRs 的结构特点 • GPCRs 的共同结构特点：相同的结构 骨架, 7 个α螺旋的跨膜结构、1 个N端、 3 个胞内环、3 个胞外环以及1 个C 端。 • GPCRs 的不同结构特点：精细结构、 种类和功能不相同。基因在表达过程中, 基因突变( 单核苷酸多态性) 、翻译后修 饰( 包括磷酸化和糖基化)、剪接和装配 不同。目前研究较多的视紫红质受体、 肾上腺素受体腺苷受体（晶体结构解析) 。
视紫红质家族分泌素亚家族谷氨酸盐亚家族粘附adhesion人类基因组中约有1200个基因属于gpcr糖蛋白脂类核苷酸离子蛋白酶等跨膜传递到细胞内的效应分子引起细胞内的一系列变化调节各种生理过程
G Protein-coupled Receptors (GPCRs)
Schematic representation of the GPCR
• GRKs 与GPCRs 失敏 受体失敏的程度可以是信号的完全终止,如视 觉和嗅觉系统即如此; 也可以是激动剂效力的 减弱,如β2AR 。受体失敏的程度受许多因素 包括受体的结构和细胞环境的影响,主要特征 是受体与异三聚体的G蛋白失偶联。GPCRs 信号转导的终止也可发生在G蛋白水平。 • 受体未活化时, GRK1～3 存在于胞浆;受体活 化后,GRK123 转移至胞膜并与目的受体结合。
G蛋白偶联受体
G-蛋白耦联受体的信号转导途径G-蛋白耦联受体信号转导的主要途径：已知有100多种配体可通过G蛋白耦联受体实现跨膜信号转导，包括生物胺类激素如肾上腺素、去甲肾上腺素、组胺、5-羟色胺，肽类激素如缓激肽、黄体生成素、甲状旁腺激素，以及气味分子和光量子等。
根据效应器酶以及胞内第二信使信号转导成分的不同，其主要反应途径有以下两条：（1）受体-G蛋白-Ac途径：激素为第一信使，带着内外界环境变化的信息，作用于靶细胞膜上的相应受体，经G-蛋白耦联，激活膜内腺苷酸环化酶（Ac），在Mg2+作用下，催化ATP转变为环磷酸腺cAMP，则细胞内的cAMP作为第二信使，激活cAMP依赖的蛋白激酶（PKA），进而催化细胞内多种底物磷酸化，最后导致细胞发生生物效应，如细胞的分泌，肌细胞的收缩，细胞膜通透性改变，以及细胞内各种酶促反应等。
（2）受体-G蛋白PLC途径：胰岛素、缩宫素、催乳素，以及下丘脑调节肽等与膜受体结合使其活化后，经G蛋白耦联作用，激活膜内效应器酶——磷脂酶C（PLC），它使磷脂酰二磷酸肌醇（PIP2）分解，生成三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG）。
医学|教育网收集整理IP3和DG作为第二信使，在细胞内发挥信息传递作用。
IP3首先与内质网外膜上的Ca2+通道结合，使内质网释放Ca2+入胞浆，导致胞浆内Ca2+浓度明显增加，Ca2+与细胞内钙调蛋白（CAM）结合，激活蛋白激酶，促进蛋白质酶磷酸化，从而调节细胞的功能活动。
DG的作用主要是特异性激活蛋白激酶C（PKC）。
PKC与PKA一样可使多种蛋白质或酶发生磷酸化反应，进而调节细胞的生物效应。
G蛋白偶联受体的结构G蛋白( G - pro te in /GTP bind ing pro tein)是能与鸟嘌呤核苷酸结合, 具有水解GTP生成GDP即具有GTP 酶( GTPase)活性的蛋白, 位于细胞膜胞浆面的外周蛋白, 一般是指与膜受体偶联的异源三聚体, 由3亚基组成, 它们是A亚基( 45kD) 、B 亚基( 35kD)、C亚基( 70kD) 。
g蛋白偶联受体的概念
g蛋白偶联受体的概念
G蛋白偶联受体（G Protein-Coupled Receptors，GPCRs）是一大类膜蛋白受体的统称，也是数量最多的细胞表面受体。
这些受体的共同特点是其立体结构中都有七个跨膜α螺旋，且其肽链的C端和连接（从肽链N端数起）第5和第6个跨膜螺旋的胞内环（第三个胞内环）上都有G蛋白（鸟苷酸
结合蛋白）的结合位点。
G蛋白偶联受体存在于真核生物之中，参与了很多细胞信号转导过程。
在这些过程中，G蛋白偶联受体能结合细胞内外各种信号分子，并能在细胞内产生第二信使，进一步调节细胞的生理活动，包括细胞增殖、分化、迁移以及细胞代谢等。
G蛋白偶联受体是药物作用的重要靶点，许多药物的作用机制都是通过作用于G蛋白偶联受体来实现的。
因此，对G蛋白偶联受体的研究对于理解生
命过程、开发新药物以及探索新的治疗手段等方面都具有重要意义。
以上内容仅供参考，如需获取更多关于G蛋白偶联受体的信息，建议查阅
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G蛋白偶联受体(共26张)
•Gs和Gi的区别主要是α亚基的不同，而βγ亚基相同。 •受体通过Gsa能激活腺苷酸环化酶，而通过Gia则抑制腺苷酸环化酶，
•G蛋白能使受体和腺苷酸环化酶偶联，把细胞外的信号转换为细胞内的信号。
•Gp型则是主要作用于磷脂酶C，参与IP3 、DG的调节。
第9页，共26页。
G蛋白(dànbái)活性的变化
(1)配体与受体结合
(2)受体活化G蛋白 (3)G蛋白激活或抑制细胞中的效应分子 (4)效应分子改变细胞内信使的含量与分布 (5)细胞内信使作用于相应的靶分子，从而改 变细胞的代谢过程及基因表达等功能
第10页，共26页。
异质(yìzhì)G蛋白介导的生理效应
起传递光刺激的作用
第21页，共26页。
视觉(shìjué)
第22页，共26页。
化学(huàxué)感受器中的G蛋白(嗅觉)
• 气味分子与化学感受器中的G蛋白偶联型受体 结合，可激活腺苷酸环化酶，产生cAMP，开 启cAMP门控阳离子通道（cAMP-gated cation channel），引起钠离子内流，膜去极化，产 生神经冲动，最终形成嗅觉或味觉。
G蛋白 的结构 (dànbái)
a.由αβγ三种蛋白亚基 组成。 a.在G蛋白的三个亚基 中，β和γ以异二聚体存 在，α亚基和βγ亚基分 别通过共价结合脂分子 锚定于质膜上。
第7页，共26页。
第8页，共26页。
G蛋白 分类 (dànbái)
刺激型G蛋白（Stimulating type G protein,Gs） 抑制型G蛋白（Inhibited type G protein,Gi）
第1页，共26页。
G蛋白偶联受体的信号传 导系统
G蛋白偶联受体-配体相互作用关系的预测方法及预测系统[发明专利]
![G蛋白偶联受体-配体相互作用关系的预测方法及预测系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/29aae3841eb91a37f0115cd4.png)
专利名称：G蛋白偶联受体-配体相互作用关系的预测方法及预测系统
专利类型：发明专利
发明人：江振然,陶然,陈范曙
申请号：CN201810329690.3
申请日：20180413
公开号：CN108647487A
公开日：
20181012
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于多信息整合的G蛋白偶联受体(GPCR)‑配体相互作用的预测方法，其包括：构建非孤儿受体的G蛋白偶联受体‑配体相互作用网络结构图；将孤儿受体与非孤儿受体之间的受体‑受体关系嵌入到所述受体‑配体关系网络中，基于网络中节点之间的距离关系；构建受体‑配体作用对的特征关系，结合集成学习方法，实现了对受体‑配体潜在关系的有效预测。
本发明方法针对GPCR及其配体的生物学特征，建立并实现适合G蛋白偶联受体‑配体相互作用关系的预测以及孤儿GPCR潜在配体的预测，实验表明该方法预测效果好，有较为广泛的应用前景。
本发明还公开了一种基于多信息整合的G蛋白偶联受体(GPCR)‑配体相互作用的预测系统。
申请人：华东师范大学
地址：200062 上海市普陀区中山北路3663号
国籍：CN
代理机构：上海麦其知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：董红曼
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G蛋白偶联受体研究进展
GPCR的结构
GPCR的肽链N末端,7个跨膜α螺旋(TM1→TM7)。C末端,3个胞外环(ECL1→ECL3)及3~4个胞内环(ICL1→ICL4)组成。N端在胞外,常常被糖基化。C端在胞内,多表现为磷酸化。7个跨膜的α螺旋反复穿过细胞膜的脂双层。不同GPCR跨膜螺旋区的氨基酸比较保守,而C/N末端和回环区的氨基酸差异较大。
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大多数的GPCRs激活后,在第二信使激酶或G蛋白偶联受体激酶的作用下发生 快速磷酸化;受体的磷酸化提高了其对arrestin(阻碍蛋白)的亲和力,两者形成复合体并促使受体与G蛋白解偶联;进而此复合体与笼形蛋白衣被小泡结合并在dynamin(发动蛋白)的调解作用下发生内吞,并隐没(sequestration)于胞内。内吞后的受体可能发生两种变化:一是在衣被小泡内发生去磷酸化,通过再循环回到胞膜表面,完成复敏(resensitization);二是受体被降解,发生下调。但是有些受体在此过程中并不需要arrestin和dynamin的介导,如血管紧张素Ⅱ (ATⅡ)受体。
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配体结合域
A族受体的配体结合域一类是小分子配体,小分子配体结合在受体跨膜α螺旋形成的结合裂隙中。经典的小分子配体有肾上腺素(E)、去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)、5-羟色胺(5-HT)、组胺(His)、乙酰胆碱(Ach)、前列腺素(PGs)、白三烯 (LTs)和嘌呤(purine)等。另一类是大分子肽类配体, 肽类配体主要结合在受体的胞外结构域。P物质、神经激肽A、神经激肽B、血管紧张素、神经肽Y、白介素8,抗利尿激素等肽类配体。
牛视紫红质结构的模式图
目前只有一种GPCR蛋白—牛视紫红质 (bovine rhodopsin)的晶体三维结构被构建。细胞质的末端区域通常被疏水残基所环绕,它们一同形成了G蛋白的结合位点。牛视紫质受体在C末端有一段短的α螺旋,并与膜平行,称之为 TM8,可能对于受体的结构稳定起着重要的作用。一些亚家族受体间存在着一些相似的结构,如几乎所有GPCR
g蛋白偶联受体的分类
g蛋白偶联受体的分类
1. 哇塞，G 蛋白偶联受体有视觉受体这一类啊！就像我们的眼睛能看
到美丽的世界一样，它可是发挥着重要作用呢！比如视紫红质，不就是帮助我们感知光线的嘛！
2. 嘿呀，还有嗅觉受体呢！这就好比我们能闻出各种美妙或难闻的味道，全靠它们呀！像那些能识别不同气味分子的受体，真的超神奇！
3. 哇哦，味觉受体也是 G 蛋白偶联受体的一种哟！不就和我们享受美
食时分辨各种味道一样嘛，酸甜苦辣都靠它来传递信号呢，比如感受甜味的受体！
4. 呀，神经肽受体也在这当中呢！就像大脑里的信号使者一样，传递着各种重要的信息，影响着我们的情绪和行为呢！
5. 咦，激素受体也是其中之一呀！就如同身体里的调控开关，各类激素通过它们来发挥作用，像调节血糖的胰岛素受体就是例子呀！
6. 哇，趋化因子受体呢！这就好像是细胞们的导航仪呀，引导着细胞去到该去的地方，对免疫系统可重要啦！
7. 嘿，嘌呤受体也不能落下呀！不就像身体里的小助手一样，帮忙传递些关键的信号，比如跟能量代谢相关的那些受体！
8. 哟，阿片受体也在里面呢！这就好像是止痛的小天使呀，对缓解疼痛起着重要作用呢，想想那些止痛药不就是通过它们起作用嘛！
9. 哇噻，前列腺素受体呐！就如同身体里的小调节师，对各种生理过程进行微调，像调节血管舒缩的那些受体可重要了！
我觉得 G 蛋白偶联受体的分类真的是太奇妙了！它们在我们身体里各自发挥着独特而关键的作用，真的是太重要啦！。
植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体的预测方法对比研究
植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体的预测方法对比研究植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体的预测方法对比研究随着植物病害问题的日益严重，研究植物病原丝状真菌的生物学特性和致病机制变得越来越重要。
G蛋白偶联受体（GPCR）是一类重要的跨膜蛋白家族，在多个生物界中广泛存在，并参与调控许多重要的生物过程。
在植物病原丝状真菌中，GPCR在感染过程中发挥着关键的作用。
因此，准确预测植物病原丝状真菌中的G蛋白偶联受体对于深入了解其致病机制具有重要意义。
目前，预测蛋白质结构和功能的方法有很多，其中包括了基于序列相似性、二级结构预测、机器学习以及深度学习等方法。
本研究将对比不同预测方法在植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体预测中的效果，以期能找到更准确和有效的预测方法。
首先，我们将收集植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体的已知序列数据，并利用基于序列相似性的方法进行预测。
这种方法以已知的G蛋白偶联受体序列为模板，通过比对目标蛋白的氨基酸序列与模板序列的相似性，预测目标蛋白的结构和功能。
这种方法简单直接，但可能会受到模板选择的限制。
其次，我们将应用二级结构预测方法对植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体进行预测。
二级结构预测是利用蛋白质氨基酸序列信息，预测蛋白质中α-螺旋、β-折叠等折叠类型的方法。
通过预测目标蛋白的二级结构，可以初步了解其可能的功能。
此外，我们还将运用机器学习和深度学习等方法进行预测。
机器学习是一种通过训练样本数据，构建数学模型并利用模型进行预测的方法。
深度学习则是机器学习的一种新兴分支，通过构建多层神经网络，可以处理更复杂和高维的数据。
这些方法通过分析大量的已知数据，自动学习蛋白质特征，并进行预测。
最后，我们将对比不同方法在预测植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体中的准确性和有效性。
通过比较预测结果与已知的实验数据进行验证，评估不同方法的性能。
同时，我们还将探讨不同方法的优缺点，为进一步改进预测方法提供参考。
总之，本研究将通过对比不同预测方法的效果，为预测植物病原丝状真菌中G蛋白偶联受体提供参考。
G蛋白偶联受体
很多其他激素类物质作用于相应的靶细胞时，都是先同膜表面的特异受体相结合，再引起膜内侧胞浆中cAMP含量的增加（有时是它的减少），实现激素对细胞内功能的影响。
这样就把cAMP称作第二信使，这是相对于把激素分子这类外来化学信号看作第一信使而言的。
导致cAMP产生的膜结构内部的过程颇为复杂：它至少与膜中三类特殊的蛋白质有关。
第一类是能与到达膜表面的外来化学信号作特异性结合的受体蛋白质，这是一些真正可以称作受体的物质。
目前已用分子生物学的方法证明，它们是一些独立的蛋白质分子；已经确定的近100种这类受体，都具有类似的分子结构，也属于同一蛋白质家族：即它们都由约300~400个氨基酸残基组成，有一个较长的细胞外N-末端，接着在肽链中出现7个由22~28个主要为疏水性氨基酸组成的α-螺旋，说明这肽链至少要反复贯穿膜7次，形成一个球形蛋白质分子，还有一段位于膜内侧的肽链C-末端。
目前认为，受体分子中第7个跨膜螺旋是能够识别、即能结合某种特定外来化学信号的部位。
在受体因结合了特异化学信号而激活时，将进而作用于膜中另一类蛋白质，即G-蛋白质。
G-蛋白是鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）的简称，也是存在于膜结构中的一类蛋白质家族，根据它们分子结构中少数氨基酸残基序列上的不同，已被区分出有数十种，但结构和功能极为相似。
G-蛋白通常由α-、β-、和γ-3个亚单位组成；α-亚单位通常起催化亚单位的作用，当G-蛋白未被激活时，它结合了一分子的GDP（二磷酸鸟苷）；当G-蛋白与激活了的受体蛋白在膜中相遇时，α-亚单位与GDP分离而又与一分子的GTP（三磷酸鸟苷）结合，这时α-亚单位同其他两个亚单位分离，并对膜结构中（位置靠近膜的内侧面）的第三类称为膜的效应器酶的蛋白质起作用，后者的激活（或被抑制）可以引致胞浆中第二信使物质的生成增加（或减少）。
上述肾上腺素的作用，就是先由激素激活膜上相应的受体后，通过一种称为Gs（兴奋性G-蛋白）的G-蛋白的中介，激活了作为效应器酶的腺苷酸环化酶，使胞浆中的ATP生成了起第二信使作用的cAMP。
哈斯矩阵图的G-蛋白偶联受体类型预测
哈斯矩阵图的G-蛋白偶联受体类型预测肖绚;徐培杰【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2011(037)018【摘要】利用氨基酸数字编码模型,将蛋白质序列转换为数字序列,根据偏序理论构建蛋白质哈斯矩阵.基于同一类型蛋白质哈斯矩阵图具有相似图像纹理的假设,运用图像处理方法提取图像的几何矩作为伪氨基酸成分,对G-蛋白偶联受体类型分为2层进行预测,预测成功率分别为92.33％和85.48％.预测效果表明该方法是可行的.%Amino acid numeric coding model is used to convert protein sequences into numeric sequences, and the protein Hasse matrix is constructed based on partial ordering. It is assumed that proteins belonging to a same class must have some sort of similar texture of the protein Hasse matrix images. Based on this, geometric invariant moment factors derived from the image are used as the pseudo amino acid components to predict G-Protein Coupled Receptor(GPCR) classes in two levels. Through a benchmark dataset, the overall success rates achieved by the test are 92.33% and 85.48% in the first and second level respectively. Experimental results show that this method is viable.【总页数】3页(P204-205,208)【作者】肖绚;徐培杰【作者单位】景德镇陶瓷学院机械电子工程学院,江西景德镇333403;景德镇陶瓷学院机械电子工程学院,江西景德镇333403【正文语种】中文【中图分类】TP18【相关文献】1.糖尿病心肌病患者与抗G-蛋白偶联型受体血管紧张素Ⅱ1型受体和肾上腺素能α1受体自身抗体的初步研究 [J], 赵林双;廖玉华;王敏;曹红艳;周子华;向光大;侯洁;乐岭2.基于蛋白质哈斯矩阵图的分泌蛋白预测 [J], 肖绚;徐培杰3.甲状腺乳头状癌组织中G-蛋白偶联受体5和组织蛋白酶D的表达及临床意义[J], 李文翠;高波;张吉才4.性别决定区Y框蛋白2、含亮氨酸重复序列G-蛋白偶联受体5在宫颈癌中的表达及与临床病理特征的关系分析 [J], 刘铭;吴坤英;郭宝芝;宋芷霜;张青;李新敏5.高血压性心脏病抗G-蛋白偶联β_1-肾上腺素能受体与M_2-胆碱能受体自身抗体的初步研究 [J], 张麟;张健;陶贞寅;宋艳丽;惠汝太;赵荣瑞;刘力生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
G蛋白偶联受体
很多其他激素类物质作用于相应的靶细胞时，都是先同膜表面的特异受体相结合，再引起膜内侧胞浆中cAMP含量的增加（有时是它的减少），实现激素对细胞内功能的影响。
这样就把cAMP称作第二信使，这是相对于把激素分子这类外来化学信号看作第一信使而言的。
导致cAMP产生的膜结构内部的过程颇为复杂：它至少与膜中三类特殊的蛋白质有关。
第一类是能与到达膜表面的外来化学信号作特异性结合的受体蛋白质，这是一些真正可以称作受体的物质。
目前已用分子生物学的方法证明，它们是一些独立的蛋白质分子；已经确定的近100种这类受体，都具有类似的分子结构，也属于同一蛋白质家族：即它们都由约300~400个氨基酸残基组成，有一个较长的细胞外N-末端，接着在肽链中出现7个由22~28个主要为疏水性氨基酸组成的α-螺旋，说明这肽链至少要反复贯穿膜7次，形成一个球形蛋白质分子，还有一段位于膜内侧的肽链C-末端。
目前认为，受体分子中第7个跨膜螺旋是能够识别、即能结合某种特定外来化学信号的部位。
在受体因结合了特异化学信号而激活时，将进而作用于膜中另一类蛋白质，即G-蛋白质。
G-蛋白是鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）的简称，也是存在于膜结构中的一类蛋白质家族，根据它们分子结构中少数氨基酸残基序列上的不同，已被区分出有数十种，但结构和功能极为相似。
G-蛋白通常由α-、β-、和γ-3个亚单位组成；α-亚单位通常起催化亚单位的作用，当G-蛋白未被激活时，它结合了一分子的GDP（二磷酸鸟苷）；当G-蛋白与激活了的受体蛋白在膜中相遇时，α-亚单位与GDP分离而又与一分子的GTP（三磷酸鸟苷）结合，这时α-亚单位同其他两个亚单位分离，并对膜结构中（位置靠近膜的内侧面）的第三类称为膜的效应器酶的蛋白质起作用，后者的激活（或被抑制）可以引致胞浆中第二信使物质的生成增加（或减少）。
上述肾上腺素的作用，就是先由激素激活膜上相应的受体后，通过一种称为Gs（兴奋性G-蛋白）的G-蛋白的中介，激活了作为效应器酶的腺苷酸环化酶，使胞浆中的ATP生成了起第二信使作用的cAMP。
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ｐ ｅ ｉｔ Ｐｏ ｅ ｏ ｐ ｅ ｅ ｅ ｔｒＧ ＣＲ） ｌｓｅ ｗ ｖ ｌ． ｈ ｏ ｇ ｅ ｃ ｍａｋ ｄ ｔｓ ｔｔ ｅｏ ｅａｌ ｕ ｃ ｓ ｒｔｓａ ｈｅ ｅ ｙ ｔｅｔｓ ａｅ ｒｄｃ ｒ ｔ ｎ Ｃ ｕ ｌｄ Ｒ ｃ ｐｏ （ Ｐ Ｇ— ｉ ｃａｓ ｓｉ ｔ ｏ ｌ ｅｓ Ｔ ｒ ｕ ｈ ａｂ ｎ ｈ ｒ ａａｅ， ｈ ｖ ｒ ｃ ｅ ｓ ａｅ ｃ ｉｖ ｄ ｂ ｔ ｎ ｅ ｌ ｓ ｈ ｅ ｒ
具有相似 图像纹理的假设 ， 运用图像处理方法提取图像的几何矩作为伪 氨基酸成分， Ｇ 蛋 白偶联受体类型分为 ２ 对 一 层进行预测 ， 预测成功
率分别为 ９ ． ％和 ８ ． ％。预测效果表 明该 方法是可行 的。 ２３ ３ ５８ ４
关健词 ：生物信息学 ；Ｇ蛋 白偶联受体 ；哈斯矩 阵；模糊 Ｋ近邻算法 ；Ｊ ｋｎ ｅ 一 ａ ｋｉ 测试 ｃ ｆ
类具有 ７个跨膜螺旋 的跨膜蛋 白受体 ，能结合并调节 Ｇ蛋 白活性 ，是一 类非常重 要的药物 靶标 。Ｇ Ｃ 的功能阿尔茨海默 氏症、帕金森症、侏 儒症 、色盲症 、色素性视 网膜炎和哮喘等 。大部分药物 可通 过靶 向作 用于 Ｇ Ｃ Ｐ Ｒ来达到治疗 的效果 ，所 以，Ｇ Ｃ Ｐ Ｒ在制 药领 域中 占有极其重要 的地位 ，预测 未知 Ｇ Ｃ Ｐ Ｒ的类型成为 了生物信 息学研究的热 点之一 。现有 的蛋 白质类型预测方法 都是基于 氨基 酸成 分，而伪 氨基酸成分 的引入大大提高 了预 测精确度。 目前已经有许 多伪氨基酸成分 用于各种蛋 白质类
第３ ７卷 第 １ 期 ８
、ｏ ．７ ，１３
・
计
算
机
工
程
２１ ０ １年 ９月
Ｓｅ ｔｍｂｅ ０１ ｐｅ ｒ２ １
Ｎ ｏ．８ １
Ｃｏ ｕ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｍｐ ｔ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ
人工 智 能及识 别技 术 ・
文章编号ｌ ｏｏ ３２（ １１＿ ２４＿ ０＿ ４８ ０ ） ＿ ０＿ ２ １ ２１＆ ０ ｏ
Ｄ０Ｉ １．９ ９ ．ｓ．０ ０３ ２ ．０ １１ ． ８ ： ０３ ６ ０ｉ ｎ１０ —４ ８２ １ ．８ ６ ｓ ０
１ 概 述
Ｇ一 白偶 联受 体 （ Ｐｏｅ ｏ ｐｅ ｅｅｔｒ ＧＰ Ｒ 是 蛋 Ｇ—ｒｔｉ Ｃ ｕ ｌ Ｒ ｃｐｏ， Ｃ ） ｎ ｄ
一
水性和侧链分子量。
表 １ 氨基酸数字壕码模型
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｉａ ＆Ｅ ｅ ｔ ｎ ｃ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｊｎ ｄ ｚ ｅ ｅ ａ ｃ ｎ ｔ ｕｅ Ｊｎ ｄ ｚ ｅ ３ ４ ３ Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ Ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｌｃｒ ｉ ｇｎ ｅ ｎ ， ｉ ｇ ｅｈ ｎＣ ｒｍｉ ｓ ｔ ｔ， ｉｇ ｅ ｈ ｎ３ ３ ０ ， ｈ ｎ ） ｏ ｏ Ｅ ｉ Ｉ ｉ
Ｇ－ ｏ ｅ ｎ Ｃｏ ｐ ｅ ｃ ｐ ｏ ａ ｓ ｓＰｒ ｄ ｃ ｉ ｎ ０ Ｐｒ ｔ ｉ ｕ ｌ ｄ Ｒｅ ｅ ｔ ｒＣｌ ｓ ｅ ｅ ｉ ｔｏ ｆ
Ｈ ａ ｓ ａ ｒｘ Ｉ ａ ｅ ｓ ｅＭ ｔ ｉ ｍ ｇ
Ｘ Ａ Ｘ ａ ， Ｕ ｅｊｅ Ｉ Ｏ ｕ ｎ Ｘ Ｐ ｉｉ －
［ ｓｒ ｃｌＡｍｉｏａ ｉ ｎ ｍｅ ｃｃｄｎ ｄ ｌｉ ｕｅ ｏ ｖ ｒ ｐｏｅ ｅｕ ｎｅ ｎｏｎ ｍｅ ｃｓｑ ｅ ｃｓ ａ ｄｔｅｐｏｅ ｓｅｍａｒ ｓ Ａｂ ｔａｔ ｎ ｃｄ ｕ ｒ ｏ ｉｇｍｏ ｅ ｓ ｓｄｔ ｃｎ ｅｔ ｒｔｉ ｓｑ ｅ ｃｓｉｔ ｕ ｒ ｅｕ ｎｅ， ｈ ｒｔｎ Ｈａｓ ｔｘｉ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｉ ｉ
文 献标识 码ｔ Ａ
中圈分类号ＩＴ１ Ｐ８
哈 斯 矩 阵 图 的 Ｇ． 白偶 联 受体 类型预 测 蛋
肖 约 ，徐培杰
（ 景德镇 陶瓷学 院机械 电子工程学院 ，江西 景德镇 ３ ３ ０ ） ３４３
摘
要 ：利用氨基酸数字编码模 型，将蛋 白质序列转换为数字序列 ，根据偏序理论构 建蛋白质 哈斯矩 阵。基于 同一类型蛋 白质哈斯矩 阵图
｜ ｙｗｏｄ ］ｂｏｎｏｍａ ｃ； －ｒｔｉ ｕ ｌ ｃｐｏ（ ＣＲ ； ｓｅｍａ ｉ；ｕ ｚ －ｅ ｅｔ ｅｇ ｂ ｒ ｌｏ ｔｍ；ａｋｎｆ ｓ Ｋｅ ｒ ｓ ｉｉｆｒ ｔ ｓＧ・ ｏｅｎＣｏ ｐｅ ＲｅｅｔｒＧＰ ）Ｈａｓ ｔ ｘ ｆｚｙＫ－ ａ ｓ ｎｉｈ ｏ ｇ ｒ ｉ Ｐ ｄ ｒ ｎｒ ａ ｉ ｈ ｊｃｋ ｉ ｔ ｔ ｅｅ
Ｈａ ｓ ｔｉ ｍａ ｅ ． ｓ ｄ ｏ ｉ，ｇ ｏ ｓ ｅ ｍａ ｒｘ ｉ ｇ ｓ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｓ ｅ ｍｅ ｒｃ ｉ ｖ ｒａ ｔｍｏ ｈ ｔｉ ｎ ａ ｉ ｎ ｍｅ ｔ ａ ｔ ｒ ｅ ｖ ｄ ｆｏ ｔ ｅ ｉ ｇ ｒ ｅ ｓ ｔ ｅ ｐ ｅ ｄｏ ａ ｉ ｏ ａ ｉ ｏ ｎ ｃｏ ｓ ｄ ｒ ｅ ｒ ｍ ｍａ ｅ ａ ｅ ｕｓ ｄ ａ ｓ ｕ ｍ ｎ ｃ ｄ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓｔ ｆ ｉ ｈ ｈ ｏ ｅ ｔ ｏ
ｃ ｎ ｔｕ ｔ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｒ ａ ｒ ｅ ｎ ．Ｉ ｉ ｓ ｕ ｄ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｓ ｂ ｌ ｎ ｉ ｇ ｔ ａ ｌ ｓ ｓ ａ ｅ ｓ ｍｅ ｓ ｒ ｆ ｓｍｉａ ｅ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｎ ｏ ｓｒ ｃ ｅ ａ ｅ ｎ ｐａ ｔ ｌｏ ｄ ｒ ｇ ｔ ｓａ ｓ ｍｅ ｔｐ ｏ ｅ ｎ ｅ ｏ ｇ ｎ ｏ ａ ｓ ｍｅ ｃ ａ ｓ ｍｕ ｔｈ ｖ ｏ ｏ ｏ ｉ ｌｒ ｔｘ ｕ ｅ ｏ ｒ ｔ ｉ ｉ ｉ ｈ ｔ ｈ
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