促性腺激素释放激素

促性腺激素释放激素及其受体概述

摘要：促性腺激素释放激素（GnRH）是下丘脑分泌产生的神经激素，在体内的重要功能是由促性腺激素释放激素受体（GnRHR）介导的，GnRH 及其受体相互作用的调控在繁殖性能调控中是一个关键性位点。本文从GnRH 及其受体的基本结构及其分布，GnRH 及其受体的表达调控，以及GnRH-R 介导的细胞信号转导机制进行了综述。并展望了GnRH 及其受体的发展趋势及应用前景。

关键词：促性腺激素释放激素；促性腺激素释放激素受体；基因调控ABSTRACT：GnRH is the nerve hormone secretion hypothalamus produces, important function of in the body is depending on gonadotropins receptor (GnRHR) mediated , a key site ：GnRH and GnRHR nteraction in the regulation of reproductive performance control . This article from the basic structure of GnRH and its receptor and their distribution, and its receptor expression regulation, and The article reviewed GnRH-R mediated signal transduction mechanism . And it looks forward to the development trend of GnRH and its receptor and the application prospects. Keywords：GnRH；GnRHR；gene regulation

1 GnRH的基本结构

目前GnRH 家族至少已经有24个类型，哺乳类具有同一化学结构[1]。每种哺乳动物的脑至少合成2种GnRH 类型，一种出现在下丘脑而作用于脑垂体，称为GnRt-I；其它1-2种出现在下丘脑以外的脑区，起神经递质作用，间接参与生殖活动的调节，称为GnRH-Ⅱ或GnRH-Ⅲ。

GnRH基因内有3个内含子和4个外显子，由第2、第3外显子和第4外显子的一部分共同编码GnRH 前体，该前体包含一段21～23个氨基酸的信号肽、10个氨基酸的GnRH、1个断裂位点和40-60个氨基酸的相关肽(GAP)。信号肽和GnRHs非常保守，但磷酸核糖基甘氨酰胺合成酶

(GAPs)在不同物种间同源性很低[2]。

利用放射免疫和免疫酶标定位技术，现已基本确定GnRH 主要由下丘脑产生。另外，在松果体、脊髓液和脑外组织，包括肠、胃、胰脏、卵巢、输卵管、子宫内膜、胎盘及交感神经节等器官和组织中也发现有GnRH 类似物存在［3］。可见，GnRH 广泛分布于神经、内分泌、生殖、消化系统和免疫系统，通过传递信息，

使各系统达到协调统一。

2 GnRH的合成与代谢

GnRH首先在下丘脑视前区的神经内分泌细胞内的核糖体合成一个92个氨基酸的前体，然后被下丘脑的肽酶降解为具有生物活性的激素[4]，这与其他多肽类激素极其相似。Maurer等[5]将大鼠视前区/下丘脑组织块在视交叉处均分为嘴侧和尾侧两部分，发现嘴侧虽为GnRH神经元胞体的主要分布区域，但它的GnRH含量只占1/4，其余3/4存在于尾侧。因此，他们认为合成后的GnRH存在于GMKH的释放部位或邻近释放的部位。

GnRH 的分泌有一个精确的图线，在胎儿和婴儿早期GnRH发挥短暂的机能作用，婴儿期后期和儿童期其活动被压制到低水平，到青春期被再次激活达成人水平。在青春期初期，GnRH的分泌是在睡眠时，以后是在夜间，但随后昼夜分泌基本一样。在女性，GnRH 的脉冲频率以月经周期的不同阶段而不同。已证实，GnRH 分泌呈间歇脉冲式，这种脉冲方式受Ca2+、IP3一DAG途径、PKC和DG信号级联等调控，每次间隔30-70min，峰值在10-24rain衰退。GnRH这种脉冲式分泌对维持垂体性腺功能和排卵前期LH峰至关重要。连续或高频率的GnRH脉冲会导致GTH细胞的GnRH 受体脱敏[6]，而导致LH和FSH 的分泌量降低；而较高频率的GnR_H脉冲有利于LH合成分泌，而较低频率有利于FSH 合成分泌[7]。但GnRH轴突末梢能如此同步地、协调地将GnRH释放入初级毛细血管网的机理以及调控GnRH分泌的解剖定位还不很清楚。

GnRH 在血液中被迅速降解，其生物半衰期约为2—4min。有关GnRH的降解作用主要来自下丘脑和垂体，其机理可能有2个方面[8]：一是通过丘脑下部和垂体的GnRH降解酶使之灭活；二是GnRH被内切酶从分子内段裂解为GnRH 1-6肽和GnRH 7-10肽2个片段，然后再通过氨基肽酶和羧基肽酶的作用使之灭活。GnRH主要通过旁分泌／自分泌机制，局部调节血浆Gn 以及性类固醇激素的水平，从而改变动物的性行为，因此GnRH可在垂体、性腺等多个水平上影响生殖［9］

3 GnRHR的结构和分布

GnRH 受体(GnRH—R)是由327-328个氨基酸构成的糖蛋白，相对分子量37684，含7个跨膜区，是典型的G蛋白(protein G)偶联受体。其结构上与其他G 蛋白受体显著不同在于缺少细胞内c末端的氨基酸尾巴[10]。研究证明，细胞内第2和第3环及C～末端尾巴对于受体与G蛋白结合、受体专一性决定和脱敏很重要。

其作用机制为：GnRH-GnRH-R-G蛋白(Gq/11，Gs，and Gi)-磷脂酶C(phospholipase C，PLC)-第2信使(肌醇、DG)-蛋白激酶(protein kinase，PKC，PKA，MAPK)和细胞内ca 流动；GnRH还激活PLA、PLD、MAP激酶途径，对细胞膜外信号传导至核内及GTH的转录调节发挥作用。

目前, 大鼠( T sutsumi 等,1992) , 小鼠( Ecdne等, 1992) , 人( kakar 等, 1992) , 绵羊( Bro oks 等,1993) , 牛( kakar 等, 1993) 等许多动物的GnRH-R cDNA 已被克隆和定性, 这些动物的GnRH-R 的cDNA 具有高度的同源性[12]。小鼠的GnRH-R 是由327 个氨基酸组成的蛋白质, 有7 个跨膜区, 具有G-蛋白偶联受体的特点, 但没有一个细胞内的C-终端区( 胞内末端的尾部对脱敏和内化十分重要) , 它有3个N-糖基化位点, 而在90, 98, 291 位的酸性氨基酸残基可能和GnRH 的第8 位精氨酸相互作用, 因而对GnRH 的活性起重要作用[11]。人GnRH-R 基因全长18.9 kb, 包括三个外显子和两个内含子, 在基因的5q端发现5个假定的启动子和转录起始位点,几个共有顺式作用调控序列( 如PEA-3, AP-1 和Pit-1 位点) 在基因55’侧翼区被鉴定, 另外孕酮反应元件、甲状腺素反应元件以及cAMP 反应元件序列在5’侧翼区也被发现。在基因的3’端发现5个典型的多腺苷酸化信号( poly-A 信号) ,分散在800 bp的区域[13]。大鼠、小鼠和羊的GnRH-R 基因同人一样,有相似的结构和等同的外显子和内含子剪接位点,然而大鼠和小鼠GnRH-R 基因的转录起始位点与人相比在更下游的位置。小鼠大概是在翻译起始位点上游第62 个核苷酸, 在更上游还有几个次级转录起始位点, 大鼠转录起始位点位于翻译起始密码上游103 nt位置上。由于小鼠GnRH-R 基因的启动子区域中, 并未发现对起始位点精确转录起至关重要作用的多TATA盒[13] ,因此推测TAT A 盒的功能可能被其它尚未确定的元件所代替, 大鼠TATA 盒位于转录起始位点前23 nt和人一样, 羊GnRH-R基因包括多个转录起始位点, 但比大鼠和小鼠GnRH-R 基因有着更多的5’非翻译区域。因此, 多启动子、转录起始位点和多腺苷酸化信号的发现也许表明GnRH-R 基因存在着种属和组织的特异性调控, 这些DNA 区对GnRH-R 基因表达都非常重要。

RNA 印迹、逆转录聚合酶链式反应（Rt- PCR）、原位杂交和受体结合分析表明，在大鼠及猪、牛、羊等哺乳动物垂体细胞中，GnRH 受体是分布在表达LH 或FSH 的促性腺细胞上。除下丘脑- 垂体轴系以外，GnRH 受体在性腺和胎盘中的局部调控机制也一直受到重视。用RT-PCR 等方法证实卵泡颗粒细胞和黄体细胞、睾丸间质细胞（Leydig 'scell ）、胎盘细胞、滋养层细胞和合体滋养层细胞、