GMP-蛋白激酶途径
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GMP-蛋白激酶途径（PKG）
主要内容
1、什么是信号转导 2、什么是G蛋白 3、PKG的传导机制 4、PKG的具体过程 5、PKG的应用
什么是信号转导
• 细胞信号转导指特定的化学 信号在靶细胞内的传递过程 • 化学信号是细胞分泌的各种 化学物质并用以调节自身及 其他细胞的代谢和功能
• 信息物质是能调节细胞生命 活动的化学物质(化学信号)
G蛋白的发现者
1977年，吉尔曼 发现了G蛋白及其 在细胞信号传导 方面的作用， 1981年成功提纯 第一个G蛋白，以 后一直从事G蛋白 研究 1994年获诺贝尔 生理学或医学奖
（ Alfred G. Gilman） Alfred 吉尔曼 Goodman Gilman （1941- ） 1941.7.1~
非活化型
活化型
Ligand:配体 Receptor:受体 Effector:效应器
PKG的应用
• G蛋白偶联受体(GPCR)是一类具有7个跨膜螺旋的跨膜蛋白受体 GPCR的结构特征和在信号传导中的重要作用决定了其可以作为 很好的药物靶标。目前世界药物市场上有三分之一的小分子药 物是用GPCR筛选的。 • G蛋白异常引起的疾病，如霍乱。霍乱毒素进入胞内，使α亚基 拾取GTP酶活性，导致环化酶持续活化，胞内cAMP浓度大大增加， 使大量水分进入肠腔，造成严重的腹泻。 • G蛋白的信号转导在心脏心肌收缩力、心率、心律和心肌细胞生 长的调节方面起着重要作用。 • G蛋白偶联受体的部分成员与痛觉递质结合，形成痛觉的信号转 导过程。 • G 蛋白与创伤应激状态下的免疫抑制，在创伤、手术等应激状 态时，大量应激激素如ACTH、皮质酮、儿茶酚胺及内啡肽等 被释放，它们均通过其受体与G蛋白偶联，导致免疫功能抑制。
德克萨斯大学西南医学中心药学系
PKG的传导机制
（一）G 蛋白通过 AC 的信号 （二）G蛋白通过某些受体门控 转导机制 离子通道的信号转导机制 1. 信号分子结合改变受体 神经递质 构象； 2. 受体与 G 蛋白结合并使 其激活； 受体 3. GTP 取代 GDP，G 游离； 4. G 结合并激活 AC，产 生 cAMP； G蛋白 AC cAMP PKA 5. GTP 水解， G 与 再结合。 离子通道
跨膜信号转导的一般步骤
特定的细胞释放信息物质 信息物质经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应
Baidu Nhomakorabea 什么是G蛋白
G蛋白：是鸟苷酸结合蛋白（GTP binding protein ）的 简称,是指能与 GTP 或 GDP 结合，与膜受体偶联而 具有信号转导作用的异三聚体G蛋白质。由α、β和 γ三种亚基组成，其中α亚基具有GTP酶活性，即可 把GTP水解成GDP和无机磷酸。 G蛋白的分类：根据α亚基作用的效应酶，将G蛋白分为 Gs、Gi、Gq、Gt、Golf、Go
PKG的具体过程
• 无活性状态时，Gs是三聚 体状态，α亚基结合GDP， 此时受体与腺苷酸环化 酶亦无活性
PKG的具体过程
• 配体与受体结合时，受体构象发生改变，暴露出与 Gsα亚基的结合位点，两者结合形成受体-Gs复合物后， Gsα亚基构象改变，排斥GDP，结合了GTP而活化。α 与βγ解离，同时暴露出与腺苷酸环化酶的结合位点， α亚基与环化酶结合而使后者活化，催化ATP生成cAMP。 • α亚基上的GTP酶活性使结合的GTP水解为GDP，α亚基 恢复原来的构象，从而与环化酶分离，环化酶活化终 止，α亚基重新与βγ亚基复合体结合
主要内容
1、什么是信号转导 2、什么是G蛋白 3、PKG的传导机制 4、PKG的具体过程 5、PKG的应用
什么是信号转导
• 细胞信号转导指特定的化学 信号在靶细胞内的传递过程 • 化学信号是细胞分泌的各种 化学物质并用以调节自身及 其他细胞的代谢和功能
• 信息物质是能调节细胞生命 活动的化学物质(化学信号)
G蛋白的发现者
1977年，吉尔曼 发现了G蛋白及其 在细胞信号传导 方面的作用， 1981年成功提纯 第一个G蛋白，以 后一直从事G蛋白 研究 1994年获诺贝尔 生理学或医学奖
（ Alfred G. Gilman） Alfred 吉尔曼 Goodman Gilman （1941- ） 1941.7.1~
非活化型
活化型
Ligand:配体 Receptor:受体 Effector:效应器
PKG的应用
• G蛋白偶联受体(GPCR)是一类具有7个跨膜螺旋的跨膜蛋白受体 GPCR的结构特征和在信号传导中的重要作用决定了其可以作为 很好的药物靶标。目前世界药物市场上有三分之一的小分子药 物是用GPCR筛选的。 • G蛋白异常引起的疾病，如霍乱。霍乱毒素进入胞内，使α亚基 拾取GTP酶活性，导致环化酶持续活化，胞内cAMP浓度大大增加， 使大量水分进入肠腔，造成严重的腹泻。 • G蛋白的信号转导在心脏心肌收缩力、心率、心律和心肌细胞生 长的调节方面起着重要作用。 • G蛋白偶联受体的部分成员与痛觉递质结合，形成痛觉的信号转 导过程。 • G 蛋白与创伤应激状态下的免疫抑制，在创伤、手术等应激状 态时，大量应激激素如ACTH、皮质酮、儿茶酚胺及内啡肽等 被释放，它们均通过其受体与G蛋白偶联，导致免疫功能抑制。
德克萨斯大学西南医学中心药学系
PKG的传导机制
（一）G 蛋白通过 AC 的信号 （二）G蛋白通过某些受体门控 转导机制 离子通道的信号转导机制 1. 信号分子结合改变受体 神经递质 构象； 2. 受体与 G 蛋白结合并使 其激活； 受体 3. GTP 取代 GDP，G 游离； 4. G 结合并激活 AC，产 生 cAMP； G蛋白 AC cAMP PKA 5. GTP 水解， G 与 再结合。 离子通道
跨膜信号转导的一般步骤
特定的细胞释放信息物质 信息物质经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应
Baidu Nhomakorabea 什么是G蛋白
G蛋白：是鸟苷酸结合蛋白（GTP binding protein ）的 简称,是指能与 GTP 或 GDP 结合，与膜受体偶联而 具有信号转导作用的异三聚体G蛋白质。由α、β和 γ三种亚基组成，其中α亚基具有GTP酶活性，即可 把GTP水解成GDP和无机磷酸。 G蛋白的分类：根据α亚基作用的效应酶，将G蛋白分为 Gs、Gi、Gq、Gt、Golf、Go
PKG的具体过程
• 无活性状态时，Gs是三聚 体状态，α亚基结合GDP， 此时受体与腺苷酸环化 酶亦无活性
PKG的具体过程
• 配体与受体结合时，受体构象发生改变，暴露出与 Gsα亚基的结合位点，两者结合形成受体-Gs复合物后， Gsα亚基构象改变，排斥GDP，结合了GTP而活化。α 与βγ解离，同时暴露出与腺苷酸环化酶的结合位点， α亚基与环化酶结合而使后者活化，催化ATP生成cAMP。 • α亚基上的GTP酶活性使结合的GTP水解为GDP，α亚基 恢复原来的构象，从而与环化酶分离，环化酶活化终 止，α亚基重新与βγ亚基复合体结合