第3节：G蛋白偶联受体介导的信号转导

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信号转导系统

信号转导系统信号转导生物体对环境(包括外环境和内环境)信号变化有极高的反应性。

如细菌趋向营养物的运动，视觉细胞对光的感觉，饥饿时激素信号使燃料分子(feul molecules)如糖、脂肪、蛋白质等释放内部能量，生长因子诱导分化等都是典型的例子。

细胞对外界刺激的感受和反应都是通过信号转导系统(signal transduction system)的介导实现的。

该系统由受体、酶、通道和调节蛋白等构成。

通过信号转导系统、细胞能感受、放大和整合各种外界信号。

第一节细胞信号的概况一、细胞外信号分子的识别在多细胞高等生物体内，细胞间的相互影响是通过信号分子实现的，信号分子包括蛋白质、肽、氨基酸、核苷酸、类固醇、脂肪酸衍生物和一些溶于水的气体分子，如一氧化碳、一氧化氮等。

这些信号分子大多数由信号细胞(signaling cells)分泌产生，有些是通过扩散透过细胞膜释放，有些则是和细胞膜紧密结合，需要通过细胞接触才能影响到和信号细胞相接触的其他细胞。

信号分子对靶细胞的作用都是通过一类特异的蛋白质——受体实现的，受体能特异地识别信号分子。

靶细胞上的受体大多数是跨膜蛋白质(transmembrane proteins)，当受体蛋白和细胞外信号分子(也称配体ligand)结合后就被激活，从而启动靶细胞内信号转导系统的级联反应(cascade)。

有些受体位于细胞内，信号分子必须进入细胞才能与受体结合，并使受体激活，这些信号分子都是分子量很小而且是脂溶性的，能扩散通过细胞膜进入细胞。

二、分泌性信号分子作用途径旁分泌(paracrine)由细胞分泌的信号分子只是作为局部的介导物，作用于邻近的靶细胞，称为旁分泌。

旁分泌的信号分子由细胞分泌后，不能扩散至较远的距离，这种信号分子很快地被邻近的靶细胞摄入，或被细胞外酶降解(图17-1A)。

突触(synapses)在较高等的多细胞生物体内，神经细胞(或神经元)能通过轴突与相距较远的靶细胞接触。

细胞信号转导PPT课件

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一般将细胞外信号分子称为“第一信使”，第一信使与受体作用后在细胞内产生的信号分子称为第二信使。
胞外物质（第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面受体导致胞内产生第二信使，从而激发一系列生化反应，最后产生一定的生理效应，第二信使的降解使其信号作用终止。
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亲脂性信号分子：主要是甾类激素和甲状腺素，它们可以穿过细胞膜进入细胞，与细胞质或细胞核中的受体结合，调节基因表达。
亲水性信号分子：包括神经递质、生长因子和大多数激素，它们不能穿过细胞质膜，只能通过与靶细胞膜表面受体结合，再经过信号转导机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或磷酸蛋白酶的活性，引起细胞的应答反应。
气体性信号分子(NO) ：是迄今为止发现的第一个气体信号分子，它能直接进入细胞直接激活效应酶，是近年来出现的“明星分子”。
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受体是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子。当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信号转换为胞内物理或化学的信号，以启动一系过程，最终表现出生物学效应。
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此类受体是细胞表面受体中最大家族，普遍存在于各类真核细胞表面。其信号的传递需要依赖于G蛋白的活性。
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此类受体包括两种类型：一是受体胞内结构域具有潜在酶活力，另一类是受体本身不具酶活性，通过其胞内区与酶相联系。
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山东师范大学生命科学学院
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G蛋白偶联受体介导的信号通路

谢过程及基因表达功能。
整理课件
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cAMP与蛋白激酶A介导的信号转导
• 特征：cAMP浓度升高激活蛋白激酶A（PKA），是激素调控细胞代谢或基因表达的主要途径。
• 基本过程：化学信号通过细胞膜受体激活Gs型G蛋白，释放活性Gsa.GTP。Gsa.GTP激活锚定于细胞膜胞质面的腺苷酸环化酶（AC）。腺苷酸环化酶催化ATP合成cAMP。 cAMP变构激活细胞质基质PKA。PKA催化关键酶或功能蛋白磷酸化，产生细胞效应。
整理课件
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甲状腺激素的作用机制
寒冷、过度紧张等
下丘脑
（－）
促甲状腺激素释放激素（+）
垂体
（+）促甲状腺激素
（－）
甲状腺
甲状腺激素
整理课件
反馈调节
意义：使激素的含量维持相对稳定的正常水平。
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反馈调节
• 反馈调节:在大脑皮层的影响下，下丘脑可以通过垂体，调节和控制某些分泌腺中激素的合成和分泌；而激素进入血液后，又可以反过来调节下丘脑和垂体中有关激素的合成和分泌，这种调节叫反馈调节。
性中心
不同之处
（1）三聚体G蛋白直接与受体结合；小G蛋白不直接与受体结合，而是通过衔接蛋白
（2）游离Gα的GTPase活性很高；而小G蛋白的GTPase活性却很低，且受下列因子调控GEP、GAP、GDI
整理课件
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调控因子
• (1)鸟苷酸交换因子GEF：促使小G蛋白释放GDP，结合GTP，是正调控因子； (2)GTPase激活蛋白GAP: 增强小G蛋白的GTP酶活性，催化GTP水解为GDP，使小G蛋白失活，是负调控因子(3)鸟苷酸解离抑制因子GDI：抑制GTP的水解，维持小G蛋白的活性构象，是正调控因子。

G蛋白在信号转导中的作用

G蛋白在信号转导中的作用摘要：G蛋白是一种特殊的调节蛋白，它们都具有GTP结合位点，且活性受GTP的调节。

G蛋白以其特定的方式偶联许多膜受体及其效应器，其中包括腺苷酸环化酶，cGMP磷酸二酯酶（PDE），离子通道以及磷脂肌醇特异的磷脂酶C（PLC）等，是跨膜信息传递机制中的一个关键因素。

G蛋白也称GTP酶开关蛋白，属于GTP酶超大家族中的特殊亚型，可通过结合或水解GTP进行活性控制，是一类广泛分布在细胞中，并在许多生物学过程中执行重要功能的一类蛋白。

G蛋白介导的信号转导系统是细胞中最常见的信号传递方式，G蛋白参与了G蛋白偶联受体所介导的信号转导途径和酶联受体信号传导途径，在信号转导中发挥的重要的作用。

关键词：G蛋白，信号转导，G蛋白偶联受体G蛋白的种类和基本结构：G蛋白是一类能与鸟嘌呤核苷酸结合、具有GTP酶(GTPase)活性的蛋白。

G蛋白位于质膜胞质侧，是一个超级家族，包括异源三聚体G蛋白(heterotrimeric G protein ) 或称大G蛋白和小G蛋白( Small G protein)。

异源三聚G蛋白( heterotrmieric GTP binding protein )，由α，β，γ三个亚基组成。

它变动于它的GDP形式(对环化酶无活性)及它的GTP 形式(有活性) 之间。

根据不同的a亚基的功能特性可将大G蛋白分为四类：(1) Gs：其活性能被霍乱毒素抑制；(2) Gi：对腺苷酸环化酶有抑制效应；(3) Gq：百日咳毒素和霍乱毒素不能调节其活性；(4) G12：活化需通过血栓素和凝酶素的介导。

目前已经确定了23种Gα，5种Gβ，10种Gγ，这样体内就有上千种G蛋白三聚体组合的可能性，这无疑增加了信号转导的可变性和灵活性。

小分子G蛋白，它们的激活不是直接通过与激动型的G蛋白偶联受体相互作用而调节其活性，而是通过鸟嘌呤核苷交换因子（GEF）来控制这类小分子G蛋白的GTP交换，由GEF催化这类小分子单聚体G蛋白的无活性GDP结合状态向有活性的GTP结合状态转换。

G蛋白偶联受体及其信号转导与疼痛

G蛋白偶联受体及其信号转导与疼痛综述：孙磊审校：曾帮雄G蛋白是细胞信息传递的基本中间物质。

许多研究表明[1]在很多细胞，突触后细胞缓慢的电位改变或根本观察不到电位改变，这与刺激突触前细胞形成了鲜明对比。

突触后细胞则是通过第二信使和酶的活化来调节其胞内的生化过程。

突触后细胞上的慢反应受体称为代谢型受体。

G蛋白相关受体家族属此型受体且最大。

本文综述G蛋白偶联受体及其信号转导在临床疼痛中的意义。

一、G蛋白的分子生理学—G蛋白循环[2-7]G蛋白循环可描述为一系列相对独立的步骤。

“G蛋白”系因能通过三磷酸鸟苷[GTP]的结合与水解以限制其作用时间而得名。

第一步：排列于细胞表面的特殊受体识别配体，一旦结合此配体发生形态改变，使受体激活特定等级的G蛋白。

G蛋白激活的关键是受体一配体刺激引起的GTP转化为5-二磷酸鸟苷[GDP]的过程（第二步）。

此转变受GDP水解速率控制。

一旦激活后G蛋白可自由弥散入细胞膜与效应蛋白相遇（第三步）。

通常这些效应蛋白是细胞内的酶或细胞膜上的离子通道。

这一步调节效应蛋白，产生酶的激话与抑制离子通道的开放与关闭等。

并改变细胞内第二信使浓度和细胞膜电位。

G蛋白保持着激活状态，直到将GTP末端磷酸盐水解为GDP，G蛋白失活后和GDP与另一受体配体结合进入下次循环。

通常G蛋白有三大特征：1放大作用：激活靶细胞上的一个受体可激活500个G蛋白，使得由一个G蛋白调节效应蛋白在其失活前可产生大量的第二信使。

2 G蛋白的由于减慢GTP 水解的速率而产生“作用时间延长”。

3自我调控，G蛋白被激活后必须自我关闭，否则将持续地产生放大作用。

二、G蛋白偶联受体激活蛋白级联反应突触后细胞上的受体多属于G蛋白偶联受体家族[5]，这些受体的活动需要一系列被称为G 蛋白的分子有序地参与，G蛋白通过和其他细胞内成分相互作用引起第二信使水平的变化或离子通道的激活等反应。

（同上G蛋白循环）三、G蛋白偶联受体具有共同结构特点G蛋白偶联受体间高度的同源性反映在它有共同的预测结构，它们均有7个跨膜段，所以又称为7次跨膜受体，它们都有一个大小变化很大的细胞外N末端和一个胞浆内C末端，按其结合区域有G蛋白偶联受体配体结合域；G蛋白偶联受体与G蛋白作用的胞内结构域等。

g蛋白偶联受体介导的信号通路共同点

《G蛋白偶联受体介导的信号通路共同点》近年来，G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号通路在细胞生物学和药物开发领域备受关注。

GPCR是一类跨膜受体蛋白，能感知细胞外的信号分子，从而引发细胞内的信号传导，对多种生理过程发挥重要作用。

在不同的细胞类型和组织中，不同种类的GPCR可能介导不同的信号通路，但同时也存在一些共同点。

本文将深入探讨G蛋白偶联受体介导的信号通路的共同点，并分析其对细胞生物学和临床治疗的意义。

共同点一：二级信号转导通路研究表明，GPCR介导的信号通路大多通过二级信号转导分子传递信号。

当细胞外的信号分子结合GPCR时，GPCR会激活其内在的G蛋白，并进而激活腺苷酸环化酶（AC）、磷脂酶C（PLC）、或细胞内钙离子等二级信号转导分子，最终引发细胞内信号传导级联反应。

这种二级信号转导通路是大多数GPCR共有的特点，为理解和干预GPCR介导的信号通路提供了重要线索。

共同点二：调控蛋白激活另一个共同点是，许多GPCR介导的信号通路均涉及调控蛋白的激活。

其中，蛋白激酶A（PKA）和蛋白激酶C（PKC）是最为典型的调控蛋白。

当GPCR被激活后，G蛋白会激活腺苷酸环化酶，进而使细胞内的cAMP水平升高，激活PKA。

另一些GPCR激活PLC，使细胞内的钙离子浓度升高，最终激活PKC。

这些调控蛋白激酶的激活对于细胞的功能和生理过程至关重要，因此成为了GPCR信号通路共同的重要环节。

共同点三：可能的信号转导交叉一些研究还发现，不同种类的GPCR介导的信号通路可能存在交叉。

某些GPCR激活PLC产生二酰甘油（DAG）和肌醇三磷酸（IP3），而IP3则可促使细胞内钙离子升高，从而激活PKC。

这种信号转导的交叉现象使得不同种类的GPCR之间产生相互影响和相互调节的可能性，增加了GPCR信号通路的复杂性和多样性。

总结与展望G蛋白偶联受体介导的信号通路具有一些共同的特点，如二级信号转导通路、调控蛋白激活和信号转导交叉等。

G蛋白偶联受体介导的信号通路PPT课件

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化学信号 Gq 磷脂酶C
IP3（+DAG）
Ca2+通道 Ca2 + Ca2+-PKC
Ca2+-DAG-
PKC 关键酶或功能蛋白
细胞效应
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G蛋白在医学方面的意义（G蛋白异常与疾病）
• GPCR介导的信号转导途径异常可见于心血管病、遗传病、肿瘤和传染病
• 霍乱毒素催化G蛋白的 α 亚基失去GTP酶活性，导致对AC(腺苷酸环化酶)的持续激活，AC分解ATP产生大量的 cAMP(细胞第二信使)，使得细胞膜上的离子通道打开，大量的离子和水分都从细胞膜内流到细胞外，形成了大量的脱水症状
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糖皮质激素的作用机理：基因调控作用机制
细胞膜
皮质类固醇
皮质类固醇受体炎症因子表达下降
抗炎分子表达增加
AP
皮质类固醇基因
基因 (DNA) 细胞核
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AP=Actived Protein激活蛋
糖皮质激素作用机理
其他学说非基因：细胞膜表面受体或细胞膜的物理、化学相互
作用，数分钟出现效应炎症时淋巴细胞增多及相应受体表达增多
谢过程及基因表达功能。
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cAMP与蛋白激酶A介导的信号转导
• 特征：cAMP浓度升高激活蛋白激酶A（PKA），是激素调
控细胞代谢或基因表达的主要途径。
• 基本过程：化学信号通过细胞膜受体激活Gs型G蛋白，释放活性Gsa.GTP。Gsa.GTP激活锚定于细胞膜胞质面的腺苷酸环化酶（AC）。腺苷酸环化酶催化ATP合成cAMP。cAMP 变构激活细胞质基质PKA。PKA催化关键酶或功能蛋白磷酸化，产生细胞效应。
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G蛋白分类

细胞概念图：第3节：G蛋白偶联受体介导的信号转导

千里之行始于足下1途径一：激活离子通道的G 蛋白偶联受体所介导的信号通路G 蛋白偶联受体介导的信号转导受体：G 蛋白结构三个亚基组成G α：分子开关锚定在膜上G β、G γ：二聚体形式，锚定在膜上7次跨膜α螺旋（右图上）N 端在胞外、C 端在胞内激活的普遍机制（右图下）根据效应蛋白分类1、激活离子通道的G 蛋白偶联受体2、激活或抑制腺苷酸环化酶，以cAMP 为第二信使的G 蛋白偶联受体3、激活磷脂酶C ，以IP 3和DGA 作为双信使的G 蛋白偶联受体三类方式比较千里之行始于足下2图⑤ 图⑥典型例子心肌细胞M 乙酰胆碱受体激活G 蛋白开启K +通道附图p168（下图⑤）Gt 蛋白偶联的光敏感受体的活化诱发cGMP 门控阳离子通道的关闭附图p168（下图⑥）第二信使：cGMP千里之行始于足下 3途径二：激活或抑制腺苷酸环化酶的G 蛋白偶联受体环化酶的G 蛋白偶联受体刺激AC 的物质肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素受体：刺激性激素受体（Rs ），Gs α抑制AC 的物质前列腺素、腺苷受体：抑制性激素受体（Ri ），Gi αACAC 结构12次跨膜蛋白C 端与N 端均在细胞内胞质侧有两个大的相似的结构域，跨膜区有两个整合结构域AC 功能在Mg 2+或Mn 2+存在下，催化ATP 生成cAMP蛋白激酶A （PKA ）未激活状态2个调节亚基与2个催化亚基结合激活状态激活物：cAMP调节亚基与催化亚基分开图⑦4 千里之行始于足下图⑧ 图⑨图115千里之行始于足下6 千里之行始于足下千里之行始于足下7激活磷脂酶C 、以IP 3和DGA 作为双信使G 蛋白偶联受体介导的信号通路图10第三条途径双信使(图10)来源磷脂酰肌醇(PI)代谢(图11)双信使介绍肌醇三磷酸(IP 3)机制与内质网上IP 3R 结合，开放Ca 2+通道功能引发贮存在内质网中的Ca 2+转移到细胞质基质中，使胞质中Ca 2+浓度升高二酰甘油(DAG)机制激活蛋白激酶C(PKC)降解DAG 激酶磷酸化后进入磷脂肌醇代谢DAG 脂酶水解成单酰甘油DAG 的维持原因细胞增殖、分化需要维持DAG 活性生成途径磷脂酶催化膜上磷脂酰胆碱断裂产生DAG蛋白激酶C(PKC)(图12)激活的信号分子与细胞分泌、肌肉收缩、细胞增殖、分化有关的信号分子作用途径一：磷酸化MAP 激酶途径二：磷酸化一种抑制蛋白8 千里之行始于足下千里之行始于足下9激活离子通道的G 蛋白偶联受体激活/抑制腺苷酸环化酶的G 蛋白偶联受体激活磷脂酶C 的G 蛋白偶联受体心肌细胞上K +通道的启闭视杆细胞的光受体启闭效应蛋白 G 蛋白 PDE 腺苷酸环化酶(AC) 磷脂酶C(PLC)第二信使无 cGMP cAMP IP 3、DAG生物学功能调节心肌细胞内外K +浓度，影响心肌收缩频率生物感光调节肝细胞和肌细胞糖原代谢，对真核细胞基因表达调控调节基因表达，与肌肉收缩、细胞增殖、分化有关图1210 千里之行始于足下。

第三讲G蛋白

包括癌基因ras的产物在内，不下于70种蛋白质属于小G蛋白类
它们有“丰富多彩”的作用
蛋白质合成系统必需的因子，决定蛋白质分泌路径和分泌方向的因子
G蛋白的分类
Gs Gi Gt Go Gp
Gs
Gs: 细胞表面受体与Gs(stimulating adenylate cyclase G protein, Gs) 偶联激活腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使，继而激活cAMP依赖的蛋白激酶。
Rho与细胞骨架
包括Rho、 Rac 和 Cdc42三个亚族；
两人并由此获1994年度诺贝尔生理学或医学奖
1994年度诺贝尔生理学或医学奖
A.G.Gilman
M.Rodbell
G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells
G-蛋白又称鸟苷酸调节蛋白（guanine nucleotide regulatory protein）,是位于受体与效应底物分子之间的偶联蛋白。
Ras与细胞增殖分化
最早发现的小G-蛋白是ras（Rat sarcoma,首先在Harrey和
Kirfen鼠肉瘤病毒上发现，分别被称为Ha－ ras和Ki－ ras ）基因的产物肿瘤！！！
激活型Ras激活下游靶蛋白，之一是蛋白激酶Raf，进一步使下游MEK磷酸化，触发一系列蛋白磷酸化反应，调节基因转录和细胞增殖分化
G蛋白还具有激活磷脂酶A2的功能
PLA2: 被水解后产生花生四烯酸，而这个酸又是前列腺素、血栓恶烷和白三烯的前体，是神经元突触前的介质
各种转运蛋白： 1. 葡萄糖转运蛋白 2. 镁转运蛋白 3. 钠/质子交换蛋白

细胞生物学第八章

号分子影响其它细胞。
3.细胞间形成间隙连接，使细胞质相互沟通—动物
细胞间隙连接、植物细胞胞间连丝通过交换小分
子实现代谢偶联或电偶联的通讯方式。
细胞分泌化学信号的作用方式
（1）内分泌（endocrine）
内分泌腺激素血液循环靶器官（靶细胞）
（2）旁分泌（paracrine）信号细胞局部化学介质细胞外液临近靶细胞
白磷酸化，通过蛋白磷酸酶使靶蛋白去磷酸化，从而调节蛋白质的活性。
细胞内信号传导过程中两类分子开关蛋白
蛋白激酶蛋白磷酸酯酶
二、信号转导系统及其特性
（一）信号转到系统的基本组成与信号蛋白通过细胞表面受体介导的信号途径由下列4个步骤组成： 1. 信号刺激首先被细胞表面特异性受体所识别；特异性是识别反应的主要特征，这源于信号分子与互补受体上的结合位点相适应。 2. 胞外信号（第一信使）通过适当的分子开关机制实现信号的跨膜转导，产生胞内第二信使或活化的信号蛋白；绝大多数被激活的细胞表面受体是通过小分子第二信使和细胞内信号蛋白网络传播信号的。
胞内信号分子
靶蛋白
新陈代谢酶基因调控蛋白细胞支架蛋白
从细胞表面到细胞核的信号途径是由细胞内多种不同的信号蛋白组成的信号传递链，这条信号蛋白链负责实现上述4个号传递的主要步骤，除细胞表面受体之外还包括如下各类蛋白质： ① 转承蛋白：负责简单地将信息传给信号链的下一个组分； ② 信使蛋白：携带信号从一部分传递到另一部分； ③ 接头蛋白：连接信号蛋白； ④ 放大和转导蛋白：通常由酶或离子通道蛋白组成介导产生信号级联反应； ⑤ 传感蛋白：负责信号不同形式的转换； ⑥ 分歧蛋白：将信号从一条途径传播到另外途径； ⑦ 整合蛋白：从2条信号途径接收信号，并在向下传递之前进行整合； ⑧ 潜在基因调控蛋白：这类蛋白在细胞表面被活化受体激活，然后迁移到细胞核刺激基因转录。

细胞生物学——G蛋白耦联受体的信号转导

信号转导 (Signal Transduction)，
功能的过程称为其最终目的是使机体在整体上对外 ein coupled receptor
概念：一种与三聚体G蛋白偶联的细胞表面受体。
地位：迄今发现的最大的受体超家族，其成员有1000多个。
细胞信号转导是以 receptor为结构基础的，其中 receptor有两种类型： intracellula r receptor and extracellul ar receptor. G-protein coupled receptor属于 extracellul ar receptor
2
cAMP信号转导过程
G蛋白偶联受体中的G蛋白与GDP结合呈失活状态。当外界激素分子与G蛋白偶联受体中的受体蛋白结合后，偶联的三聚体G蛋白解离。 G α-GTP处于活化状态，GDP被GTP代替与G α结合，激活腺苷酸环化酶，从而大大提高了靶细胞内cAMP的水平。cAMP特异地与PKA结合，将其活化。活化的PKA转移进入细胞核，与基因调控蛋白作用，使其磷酸化，接着磷酸化的基因调控蛋白与靶细胞的调控序列结合，靶基因被表达。该过程通过第二信使cAMP的介导和cell的级联反应实现了信号的放大，增强了靶基因的表达。
G蛋白偶联受体
由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。
G蛋白耦联型受体 - cAMP信号途径
1
cAMP信号的组分
Rs和Ri(激活型|抑制型激素受体) Gs和Gi(激活型|抑制型调节蛋白) Adenylate cyclase(在Mg2+或Mn2+的存在下，腺苷酸环化酶催化ATP生成cAMP。) Protein kinase A(在没有cAMP时，以钝化复合体形式存在;结合cAMP后PKA被活化，可降解cAMP生成5’-AMP，起终止信号的作用) cAMP phosphodiesterase(可降解cAMP生成 5’-AMP，起终止信号的作用)

细胞信号传导

6类酶联受体
第三章酶偶第联一受章体介导的信论号文传导导读
• 酶联受体是第二大类的细胞表面受体，最初是通过它们对胞外信号蛋白的应答中的作用被发现的。这些信号蛋白促进动物组织中细胞的生长、增殖、分化或存活，被称为生长因子。
• 与G蛋白偶联受体一样，酶联受体也是跨膜蛋白。配体结合结构域位于质膜的外面，它要么具有内在的酶活性要么直接与某种酶结合。目前为止发现6类酶联受体：
2.6 cAMP浓度升高激活基因转录
① 胞外信号分子与G蛋白偶联受体结合，使得腺苷酸环化酶激活，促进ATP合成 cAMP
② cAMP浓度增加激活胞质内的PKA，释放的催化亚基通过核孔进入细胞核
③ 激活的催化亚基结合无活性的CREB基因调控蛋白使其磷酸化从而被激活
④ 激活的CREB招募辅激活蛋白CBP，CBP激活基因转录
调节域
C1：富含Cys，DAG和TPA 结合部位 C2：+结合部位
催化域
C3：ATP结合部位 C4：结合底物并进行磷酸化转移
在无活性状态，PKA是由两个催化亚基和两个调控亚基组成的复合体。
cAMP与调控亚基结合后改变调控亚基的构象，导致调控亚基从复合体中解离
释放的催化亚基被活化从而磷酸化特定的底物蛋白分子
第一章细胞信号传导原理
1.4 胞内信号传递的形式
信号分子结合在信号细胞的表面，只影响与之接触的细胞
信号传递由神经元执行，神经元沿着轴突传递电信号，并在突触处释放神经递质
第一章细胞信号传导原理
信号分子被释放到细胞外间隙，局部作用于相邻细胞
内分泌细胞分泌激素到血流中，随着血流广泛分布于身体的各个部位
受体酪氨酸激酶磷酸化一小类胞内信号蛋白上的特定酪氨酸

细胞的跨膜信号转导功能

细胞的跨膜信号转导功能
跨膜信号转导主要涉及到：胞外信号的识别与结合、信号转导、胞内效应等三个环节。
跨膜信号转导方式大体有以下三类： ① 离子通道介导的信号转导 ② G蛋白偶联受体介导的信号转导 ③ 酶偶联受体介导的信号转导
一、离子通道介导的信号转导
离子通道大体有：化学、电压、机械性门控通道如：
化学性胞外信号(ACh)
ACh + 受体=复合体
终板膜变构=离子通道开放
Na+内流
终板膜电位
骨骼肌收缩
二、G蛋白偶联受体介导的信号转导 (一) cAMP信号通路
神经递质、激素等（第一信使）
结合G蛋白偶联受体
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活腺苷酸环化酶(AC的蛋白激酶A
细胞内生物效应
(二) 磷脂酰肌醇信号通路
激素（第一信使）
结合G蛋白偶联受体
激活G蛋白
兴奋性G蛋白(GS)
激活磷脂酶C(PLC)
(第二信使）
PIP2
IP3 和 DG
内质网释放Ca2+
激活蛋白激酶
C
细胞内生物效应
三、酶偶联受体介导的信号转导
受体本身具有酶的活性，又称受体酪氨酸激酶。

细胞生物学第8章细胞信号转导

Adenylate cyclase

④环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMP phosphodiesterase, PDE）：降解
cAMP生成5’-AMP，起终止信号
的作用。
Degredation of cAMP

⑤蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成。cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基，激活蛋白激酶A的活性。
通过与质膜结合的信号分子与其相接触的靶细胞质膜上的受体分子相结合，影响其他细胞。如精子和卵子之间的识别，T与B淋巴细胞间的识别。
3.细胞间隙连接
两个相邻的细胞以连接子（connexon）相联系。
连接子中央为直径1.5nm的亲水性孔道。允许小分子物质如Ca2+、cAMP通过，有助于相邻同型细胞
1. 信号分子的产生
信号分子
2. 细胞识别（Cell recognition）
受体蛋白 3. 信号转导（Signal transduction） 4. 引发生物学效应 5. 信号的解除
细胞信号转导
指细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)
结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋
白间相互作用，直至细胞生理反应所需基因开始
一、G蛋白耦联受体的结构与激活
(一)、 G蛋白 (三聚体GTP结合调节蛋白)
(1) 组成：αβγ三个亚基， β 和γ亚基属于脂锚定蛋白。 (2) 作用：分子开关，α亚基结合GDP处于关闭状态，结合GTP处于开启状态。α亚基具有GTP酶活性，能催化所结合的ATP水解，恢复无活性的三聚体状态。α亚基具有三个功能位点：①GTP结合位点; ②鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性位点; ③腺苷酸环化酶结合位点。

G蛋白偶联受体信号转导

G蛋白偶联受体信号转导
目录页
Contents Page
1. G蛋白偶联受体简介 2. 受体激活与G蛋白结合 3. G蛋白活化与下游效应器 4. 第二信使的产生与作用 5. 蛋白激酶与磷酸酶参与 6. 细胞内信号转导通路的调控 7. G蛋白偶联受体信号转导的生理意义 8. 相关疾病与药物治疗
G蛋白偶联受体信号转导
下游效应器的种类与功能
1.G蛋白偶联受体的下游效应器主要包括腺苷酸环化酶、磷脂酶C、蛋白激酶等。 2.不同种类的下游效应器在信号转导过程中发挥着不同的作用，进而调节细胞内各种生理过程。下游效应器在G蛋白偶联受体信号转导过程中扮演着至关重要的角色，它们能够将G蛋白活化的信号进一步传递下去，进而调节细胞内的各种生理过程。近年来，随着研究的深入，我们发现不同种类的下游效应器之间存在着复杂的相互作用和调节机制，这为研究G蛋白偶联受体信号转导过程提供了新的思路和方法。
G蛋白偶联受体信号转导
第二信使的产生与作用
第二信使的产生与作用
▪ 第二信使的种类与产生
1.第二信使是在细胞内传递信号的小分子物质，常见的包括钙离子、环腺苷酸 (cAMP)、环鸟苷酸(cGMP)、肌醇-1,4,5-三磷酸(IP3)和二酰甘油(DAG)。 2.第二信使的产生通常是由G蛋白偶联受体激活酶，引发一系列生化反应，最终生成第二信使。 3.第二信使的浓度变化可以影响下游信号的传递，从而改变细胞的功能和状态。
▪ G蛋白偶联受体信号转导的研究前景
1.G蛋白偶联受体信号转导过程是一个充满挑战和机遇的研究领域。 2.随着新技术和新方法的不断发展，G蛋白偶联受体信号转导过程的研究将会更加深入和精确。 G蛋白偶联受体信号转导过程是一个充满挑战和机遇的研究领域，随着新技术和新方法的不断发展，我们对该领域的理解将会更加深入和精确。进一步研究G蛋白偶联受体信号转导过程有助于我们更好地理解细胞的生理过程，为疾病的诊断和治疗

G蛋白与细胞信号转导

G蛋白与细胞信号转导【摘要】本文主要阐述了G蛋白结构、偶联受体、下游效应器以及蛋白信号转导的有效途径，并且说明了在进行植物细胞信号转导的过程中，植物细胞G蛋白具有非常重要的作用。

【关键词】G蛋白偶联受体；下游效应器；信号转导G蛋白主要存在于真核生物细胞中的一个GTP结合蛋白家族，并且大多数的G蛋白都位于细胞膜上，主要由三个亚基构成，分别为α、β、γ。

其总分子量大约为100kDa。

G蛋白在结构上的特点不是很多，不具有跨膜蛋白的诸多特点，其主要固定在细胞膜的内侧，然后对位于起亚基上的氨基酸残基起到了脂化修饰作用，在这个作用下有效将G蛋白锚定在细胞膜上，与受体相邻。

G蛋白属于一种中介体，在进行生物信息转导时具有非常重要的作用，诸多的受体都能够在多种G蛋白的激烈刺激下来进行激素的传递以及进行另外一些胞外“第一信使”信息的传递，并且G蛋白能与细胞质膜的内表面有效结合并对膜上的偶联受体进行作用。

一般情况下受体主要是某种酶，这种酶也具有重要的作用，能够将已经失活的前体分子进行有效的转变，最终转变成具有有活性的“第二信使”，之后通过细胞质扩散有效将信号传递到膜外，之后就发生了诸多的分子反应【1】。

1、G蛋白偶联受体简介G蛋白偶联受体属于一类最大的细胞表面受体，对于这种受体，其进化地位比较原始，在亲缘关系很远的真核生物中能够看到它生存的身影，像我们所用到的酵母中，并且在细菌中也能够发现和G蛋白偶联受体非常相似的膜蛋白。

在细胞中存在着非常多的具有特异性的G蛋白偶联受体。

像一些识别激素，能够有效将新陈代谢的水平进行相关的改变；还有一些则在神经系统中快速的进行神经信号的传递。

到目前为止，已经发现了许多种G蛋白偶联受体，已达300种以上，这些受体在结构上都具有诸多相同的特征，其分子量在45kDa左右，由多种氨基酸组成，种类达到了400种左右，最终有效形成了7个α螺旋区段，其主要室友疏水氨基酸组成，并且能够穿透细胞膜的脂质双层，并且这种情况会重复7次。

第九版病理生理学第十章细胞信号转导异常与疾病考点剖析

二、简述题（14）
（4）细胞周期检查点：细胞周期检查点是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制。它由探测器传感器和效应器三部分组成,分别负责检查质量、传递信号、中断细胞周期并启动修复机制等功能,是一类负反馈调节机制。当细胞周期进程中出现异常事件,如DNA损伤或 DNA复制受阻时,这类调节机制就被激活,及时地中断细胞周期的运行，待细胞修复或故障排除后,细胞周期才能恢复运转。
二、简述题（14）
13、试分析细胞凋亡变化在肿瘤发生发展中的作业及其相关机制。答:肿瘤细胞凋亡不足的相关机制涉及多方面。（1）凋亡调控相关信号的异常：包括促凋亡( 如TNF和Fus)和抑调亡信号(如EGF)的异常。（2）凋亡诱导相关信号转导通路的障碍：包括死亡受体和线粒体介导的相关信号转导通路异常，最常见的是Fas信号转导通路的异常。
5、试述导致恶性肿瘤细胞过度增殖的信号转导异常。答：绝大多数癌基因表达产物都是细胞信号转导系统中的重要分子，调控细胞的生存和死亡，从多过环节干扰细胞信号转导过程，导致细胞过度增殖、异常分化和凋亡减少，从而导致肿瘤发生。主要从以下几个方面促进细胞增殖的信号转导过强而导致肿瘤发生。(1)表达生长因子样物质生成增多，以自分泌或旁分泌方式刺激细胞增殖。
二、简述题（14）
13、试分析细胞凋亡变化在肿瘤发生发展中的作业及其相关机制。（3）凋亡实施相关基因表达的异常：包括抑凋亡基因和促凋亡基因的异常,其中Bcl-2和p53备受关注。（4）凋亡执行相关酶活性的异常：包括 caspase和核酸内切酶等活性异常。如多种癌组织和细胞caspase酶活性的降低,且细胞凋亡减少。
二、简述题（14）
12、试举例说明细胞凋亡相关基因、相关酶及其具体作用细胞凋亡调控相关的酶：（1）半胱天冬酶：在细胞凋亡过程中半胱天冬酶可发挥多种功能，包括:①)灭活凋亡抑制蛋白。②直接作用于细胞结构并使之解体。③分解与细胞骨架构成相关的蛋白。④瓦解核结构成核碎片等。