G蛋白偶联受体

细胞表面受体转导胞外信号引发两类反应 —— 快反应和慢反应
二 信号分子与受体
? 信号分子：细胞的信息载体
信号分子
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
气体性信号分子： NO, CO
化学信号
疏水性信号分子： 甾类激素，甲状腺素
亲水性信号分子：局部介质、 神经递质，多数蛋白类激素
物理信号：声、光、电、温度
? 受体：能够识别和选择性结合某种配体（信号分 子）的大分子，多数为糖蛋白。
? 开关调控蛋白（ G蛋白）从 失活态向活化态的转换 ，由鸟苷酸交换因子 （guanine nucleotide-exchange factor, GEF ）所介导， GEF引起GDP从开 关调控蛋白释放，继而结合 GTP并引发开关调控蛋白构象改变使其活化。
? 随着结合 GTP的水解，形成 GDP和Pi，开关调控蛋白又恢复成失活的关 闭状态。 GTP的水解速率被 GTPase 促进蛋白（ GTPase-accelerating protein, GAP ）和G蛋白信号调节子（ regulator of G protein-signaling, RGS）所促进，被鸟苷酸解离抑制蛋白（ guanine nucleotidedissociation inhibitor, GDI ）所抑制 。
G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白的简称。 G蛋白位于质膜内胞浆一侧 由Gα β γ三 个亚基组成。Gα和Gβγ亚基分别通过与细胞膜上的脂分子共价结合锚定在质膜上。 Gα亚基本身具有GTPase 活性，是分子开关蛋白。 三聚体G蛋白活化的步骤如下：1 配体结合诱发受体构象改变； 2 活化受体与Gα亚 基结合；3 结合之后引发Gα亚基构象改变，致使GDP与G蛋白解离；4 GTP与Gα亚 基结合，引发Gα亚基与受体和Gβ γ亚基解离； 5 配体受体复合物解离， Gα亚基结合并激活效应蛋白； 6 GTP水解成GDP,引发Gα亚基 与效应蛋白解离并重新 与Gβ γ亚基结合，恢复到 三聚体G蛋白的静息状态。
? ②蛋白激酶/蛋白磷酸酶开关：通过蛋白激酶（protein kinase） 使靶蛋白磷酸化和通过蛋白磷酸酶（protein phosphatase）使靶 蛋白去磷酸化，从而调节靶蛋白的活化（开启）与失活（关闭）。
? 蛋白质磷酸化和去磷酸化可以改变蛋白质的电荷并改变蛋白质构 象，从而导致该蛋白质活性的增强或降低。
细胞内受体：位于细胞质基质、核基质，识别结合 脂溶性信号分子（甾类激素、甲状腺素、维生素 D）
离子通道偶联受体：受体本身 既有配体结合位点又是离子通道
细胞表面受体：识别 G蛋白偶联受体： 结合亲水性信号分子 普遍存在于各类真核细胞表面
酶联受体
三种类型的细胞表面受体
第二信使与分子开关
? 第二信使：胞外信号分子（配体）与细胞表面受体结 合后，导致在胞内产生的 非蛋白类小分子 ，
与G蛋白偶联受体相联系 的效应蛋白激活的 普遍机制
? 现已知人类基因组至少编码27种不同的Gα 亚基，5种不同的Gβ亚基和13种不同的Gγ亚 基。
? 由于阐明了胞外信号如何转换为胞内信号 的机制，A.G.Gilman和M.Rodbell获得1994年 诺贝尔生理学或医学奖。
? 所有G蛋白偶联受体都含有7个疏水肽段形成的跨 膜α螺旋区和相似的三维结构，N端在细胞外侧， C端在细胞胞质测。每个跨膜α螺旋由22-24个氨基 酸残基组成，其中螺旋5和6之间的胞内环状结构 域对于受体与G蛋白之间的相互作用具有重要作 用。
? 通过其浓度变化来应答胞外信号 ，调节细胞内信号蛋 白的活性，从而在细胞信号转导途径中行使携带和放 大信号的功能。
4种常见的细胞内第二信使及其主要效应
cAMP，环腺苷一磷酸，是由三磷酸腺苷（ATP）脱掉两个磷酸缩合而成的。
? 在细胞信号转导过程中，除细胞表面受体 和第二信使分子以外，还有两类在进化上 保守的胞内蛋白，这两类蛋白在引发信号 转导级联反应中起分子开关（molecular switch ）的作用。
第二节 G蛋白、 G蛋白偶联受体介导的信号转导
G蛋白偶联受体的结构与激活
? G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白的简称。 ? 位于质膜内胞浆一侧，由Gα、Gβ、Gγ三个
亚基组成，三个亚基各不相同。 Gα和Gβγ 亚基分别通过与细胞膜上的脂分子共价结 合锚定在质膜上。 ? Gα亚基本身具有GTPase活性，是分子开关 蛋白。
G蛋白以及G蛋白偶联受体
? 多细胞生物是一个有序可控的“细胞社 会”，这种社会性的维持不仅依赖于细胞 的物质代谢和能量代谢，更有赖于细胞间 通讯与信号调控，以协调细胞的行为，诸 如细胞生长、分裂、分化、凋亡等生理功 能。
? 第一节 细胞信号转导概述 ? 第二节 G蛋白、 G蛋白偶联受体介导的信号
? 细胞信号传递 （cell signaling ）：信号转导后， 靶 细胞内部通过不同的信息传递途径 最终引起基因或蛋 白的变化导致细胞行为改变，这一过程称为细胞信号
? 通过胞外信号所介导的细胞通讯包括6步： ①信号细胞合成并释放信号分子（配体） ②转运信号分子至靶细胞 ③信号分子与靶细胞表面受体特异性结合，导致受体被激活 ④活化的受体启动靶细胞内信号传递途径 ⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变 ⑥解除信号并导致细胞反应终止
转导
第一节 细胞信号转导概述
? 信号细胞 (signaling cell)：能产生信号分子的细胞。
? 靶细胞 (target cell)：受到信号分子的作用发生反 应的细胞。
? 信号转导 (signal transduction) ：靶细胞依靠受体 识别专一的细胞外信号分子，并 把细胞外信号转变为 细胞内信号 ，这一转变过程称为信号转导。是实现细 胞间通讯的关键过程。
? 分子开关：通过“开启”和“关闭”两种 状态的转换来控制下游靶蛋白的活性。
① GTPase开关调控蛋白构成的细胞内GTPase超家 族（G蛋白超家族），主要是：三聚体GTP结合蛋 白。
这类GTP结合蛋白当结合GTP时呈活化的“开启” 状态，当结合GDP时呈失活的“关闭”状态，开 关调控蛋白通过两种状态的转换控制下游靶蛋白 的活性。