第四讲-G蛋白偶联受体研究进展课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢ 接近50%的药物是用GPCR作为它们的靶标。
➢ 对于GPCR的研究具有极其重要的意义。
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。
ICL 胞内侧 TM1
胞外侧
TM7 ECL
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。
➢ 4. GPCR与G蛋白偶联
✓ 信号从活化受体传递给G蛋白的机理还不清楚。 实验证实,GPCRs的ICL2和ICL3在与G蛋白偶联 中发挥重要作用。其中ICL3决定偶联G蛋白α亚 基的特异性,ICL2决定G蛋白的活化。
➢ 2. 质子化是GPCRs活化的关键
✓ A 族 受 体 ICL2 上 有 一 保 守 的 DRY(Glu/Asp-ArgTyr)基序,许多实验证明,当受体活化时,其Glu/Asp 发生质子化。
➢ 3. GPCRs活化中的构象变化
✓ GPCRs活化中的构象变化,研究的最多的是视紫红 质。多种光谱技术的研究结果表明,在视紫红质活 化为变视紫红质Ⅱ的过程中,发生了构象重排。
➢ ②胆囊收缩肽、内皮素、速激肽、神经肽Y 等;
➢ ③非脊椎动物的视蛋白和缓激肽受体;
➢ ④腺嘌呤、大麻类、黑皮素及嗅觉受体;
➢ ⑤趋化因子、互补因子、促性腺激素释放激 素(GnRH)等;
➢ ⑥褪黑激素受体及其它。
➢ B族,又称为胰高血糖素/血管活性肠肽/降钙素 受体样受体族, 分为4个亚族:
➢ ①降钙素和促肾上腺皮质激素释放因子受体;
G蛋白偶联受体研究进展
G 源自文库rotein-coupled receptor, GPCR
GPCR
➢ G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR), 是人体内最大的蛋白质家族,迄今已报道了近2000种 不同的GPCRs。
➢ GPCRs因能结合和调节G蛋白活性而得名。 ➢ GPCRs的配体多种多样,包括生物胺、肽类、糖蛋白、
➢ C族受体的N未端(大约600个氨基酸)和C未端 都很长,在C-Ⅰ与C-Ⅱ间也由两个Cys形成二 硫键,C-Ⅲ环短并且高度保守。
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。
➢ D族—真菌信息素(fungal pheromone)受体 ➢ E族—cAMP受体(cAMP receptor)
➢ 在GPCR家族中,A族受体数目最多。
➢ A族受体共有二十多个高度保守位点。
➢ A族的12个高度保守位点功能见表。
➢ B族受体的N末端较长且较保守,主要结合一 些大的配基,如胰高血糖素、分泌素等。
➢ ②甲状旁腺激素受体;
➢ ③胰高血糖素、类胰高血糖素肽、垂体腺苷 酸环化酶活化肽、血管活性肠肽和分泌素受 体;
➢ ④Latrotoxin受体。
➢ C族,又称为神经递质/钙受体样受体族, 分为5 个亚族:
➢ ①谷氨酸受体; ➢ ②γ-氨基丁酸(GABA)受体; ➢ ③钙受体; ➢ ④鼻神经外激素受体; ➢ ⑤味觉受体。
➢ C族受体的配体结合域
➢ C族受体的配体主要有谷氨酸、GABA和Ca2+。 这些配体虽然分子小,但是其与A族小分子配 体在受体上的结合部位不同,均位于受体胞外 的N末端。
GPCRs活化的分子机制
➢ 1. 分子内相互作用力使GPCRs处于静止构象
✓ 在没有激动剂时,分子内相互作用力使GPCRs处于 静止(非活性)构象,当受体与激动剂结合或受体发 生突变时,破坏了受体分子内相互作用力,使受体 的关键序列暴露给G蛋白,从而活化G蛋白。可以 认为,分子内相互作用力遭到破坏是GPCRs活化机 制之一。使受体易于在活性构象和非活性构象之 间转变。
脂类、核苷酸、离子和蛋白酶等。
➢ 各种光、嗅、味的信号分子也由GPCRs介导。 ➢ 大多数GPCRs通过G蛋白调节细胞内信号传递,例如,
刺激或抑制腺苷酸环化酶(AC)和活化磷脂酶的活性, 调节钾及钙离子通道的活性。
➢ 有些GPCRs通过酪氨酸激酶、Src、Stat3途经传递 信息,与细胞增值、细胞转化有关。
✓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都具有二硫键等。
GPCR分类
➢ A族，又称为视紫红质(rhodopsin) 素受体族，分为6个亚族:
/β2肾上腺
➢ ①生物胺受体;
➢ 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。
➢ B族受体的配体结合域
➢ 与A族的肽类配体类似,B族受体的肽类配体 结合部位主要位于受体的胞外结构域。
➢ B族受体的N末端在大多数配体与受体的结合 中起关键作用。例如分泌素、血管肠肽、胰 高血糖素等肽类配体,它们不仅与受体的N末 端结合,而且与受体的ECL相互作用。
➢ 人类基因组测序表明,约有720个基因参与了 GPCR的合成。
➢ GPCR功能失调会导致许多疾病的产生,如阿 尔 茨 海 默 氏 症 (alzheimers) 、 帕 金 森 症 (Parkinson disease)、侏儒症(midgetism)、色 盲症(acritochronacy)以及哮喘(asthma)等。
➢ 对于GPCR的研究具有极其重要的意义。
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。
ICL 胞内侧 TM1
胞外侧
TM7 ECL
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。
➢ 4. GPCR与G蛋白偶联
✓ 信号从活化受体传递给G蛋白的机理还不清楚。 实验证实,GPCRs的ICL2和ICL3在与G蛋白偶联 中发挥重要作用。其中ICL3决定偶联G蛋白α亚 基的特异性,ICL2决定G蛋白的活化。
➢ 2. 质子化是GPCRs活化的关键
✓ A 族 受 体 ICL2 上 有 一 保 守 的 DRY(Glu/Asp-ArgTyr)基序,许多实验证明,当受体活化时,其Glu/Asp 发生质子化。
➢ 3. GPCRs活化中的构象变化
✓ GPCRs活化中的构象变化,研究的最多的是视紫红 质。多种光谱技术的研究结果表明,在视紫红质活 化为变视紫红质Ⅱ的过程中,发生了构象重排。
➢ ②胆囊收缩肽、内皮素、速激肽、神经肽Y 等;
➢ ③非脊椎动物的视蛋白和缓激肽受体;
➢ ④腺嘌呤、大麻类、黑皮素及嗅觉受体;
➢ ⑤趋化因子、互补因子、促性腺激素释放激 素(GnRH)等;
➢ ⑥褪黑激素受体及其它。
➢ B族,又称为胰高血糖素/血管活性肠肽/降钙素 受体样受体族, 分为4个亚族:
➢ ①降钙素和促肾上腺皮质激素释放因子受体;
G蛋白偶联受体研究进展
G 源自文库rotein-coupled receptor, GPCR
GPCR
➢ G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR), 是人体内最大的蛋白质家族,迄今已报道了近2000种 不同的GPCRs。
➢ GPCRs因能结合和调节G蛋白活性而得名。 ➢ GPCRs的配体多种多样,包括生物胺、肽类、糖蛋白、
➢ C族受体的N未端(大约600个氨基酸)和C未端 都很长,在C-Ⅰ与C-Ⅱ间也由两个Cys形成二 硫键,C-Ⅲ环短并且高度保守。
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。
➢ D族—真菌信息素(fungal pheromone)受体 ➢ E族—cAMP受体(cAMP receptor)
➢ 在GPCR家族中,A族受体数目最多。
➢ A族受体共有二十多个高度保守位点。
➢ A族的12个高度保守位点功能见表。
➢ B族受体的N末端较长且较保守,主要结合一 些大的配基,如胰高血糖素、分泌素等。
➢ ②甲状旁腺激素受体;
➢ ③胰高血糖素、类胰高血糖素肽、垂体腺苷 酸环化酶活化肽、血管活性肠肽和分泌素受 体;
➢ ④Latrotoxin受体。
➢ C族,又称为神经递质/钙受体样受体族, 分为5 个亚族:
➢ ①谷氨酸受体; ➢ ②γ-氨基丁酸(GABA)受体; ➢ ③钙受体; ➢ ④鼻神经外激素受体; ➢ ⑤味觉受体。
➢ C族受体的配体结合域
➢ C族受体的配体主要有谷氨酸、GABA和Ca2+。 这些配体虽然分子小,但是其与A族小分子配 体在受体上的结合部位不同,均位于受体胞外 的N末端。
GPCRs活化的分子机制
➢ 1. 分子内相互作用力使GPCRs处于静止构象
✓ 在没有激动剂时,分子内相互作用力使GPCRs处于 静止(非活性)构象,当受体与激动剂结合或受体发 生突变时,破坏了受体分子内相互作用力,使受体 的关键序列暴露给G蛋白,从而活化G蛋白。可以 认为,分子内相互作用力遭到破坏是GPCRs活化机 制之一。使受体易于在活性构象和非活性构象之 间转变。
脂类、核苷酸、离子和蛋白酶等。
➢ 各种光、嗅、味的信号分子也由GPCRs介导。 ➢ 大多数GPCRs通过G蛋白调节细胞内信号传递,例如,
刺激或抑制腺苷酸环化酶(AC)和活化磷脂酶的活性, 调节钾及钙离子通道的活性。
➢ 有些GPCRs通过酪氨酸激酶、Src、Stat3途经传递 信息,与细胞增值、细胞转化有关。
✓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都具有二硫键等。
GPCR分类
➢ A族，又称为视紫红质(rhodopsin) 素受体族，分为6个亚族:
/β2肾上腺
➢ ①生物胺受体;
➢ 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。
➢ B族受体的配体结合域
➢ 与A族的肽类配体类似,B族受体的肽类配体 结合部位主要位于受体的胞外结构域。
➢ B族受体的N末端在大多数配体与受体的结合 中起关键作用。例如分泌素、血管肠肽、胰 高血糖素等肽类配体,它们不仅与受体的N末 端结合,而且与受体的ECL相互作用。
➢ 人类基因组测序表明,约有720个基因参与了 GPCR的合成。
➢ GPCR功能失调会导致许多疾病的产生,如阿 尔 茨 海 默 氏 症 (alzheimers) 、 帕 金 森 症 (Parkinson disease)、侏儒症(midgetism)、色 盲症(acritochronacy)以及哮喘(asthma)等。