G蛋白偶联受体介导的信号通路课件

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G蛋白分类
• G蛋白在信号转导中主要有两类: • 一类是与膜受体偶联的异三聚体蛋白，一般称之为经典G
蛋白或大G蛋白，它们有αβγ三个亚单位为组成，βγ 二聚体通过共价键结合结合于膜上起稳定α亚基的作用， 而α亚基本身具有GTP酶活性； • 另一类是存在于不同的细胞部位的小分子量G蛋白 ，也称 为“小G蛋白”，由一条肽链组成， • 所有G蛋白都是膜蛋白
• 化学信号
GPCR
Gs
AC
cAMP
• PKA
关键酶/功能蛋白
细胞效应
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Ca离子与蛋白激酶C（PKC）、钙调蛋白依 赖性蛋白激酶介导的信号传导
• 基本过程：化学信号通过细胞膜受体激活Gq型G蛋白，释 放Gqa.GTP。Gqa.GTP激活锚定于细胞膜胞质面的磷脂 酶C，催化水解细胞膜内层脂的PIP2，产生DAG和IP3。 IP3扩散到内质网表面，与IP3门控Ca离子通道结合，打 开Ca通道，使内质网腔Ca离子流出，导致细胞质基质Ca 浓度急剧升高；Ca离子与细胞质基质内游离的PKC结合， 引导其向细胞膜胞质面转运，并与细胞膜内质层上的DAG 结合，彻底激活PKC。PKC催化下游转导蛋白磷酸化，进 一步转导信号，最终产生效应。
（1）C端的GPCR结合位点；（2） N端的Gβγ二聚体结合位点；（3） GTP/GDP结合位点；（4）下游信号 转导蛋白结合位点（5）GTPase活 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
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一、G蛋白
1.G蛋白定义 • G蛋白——简称：鸟苷酸结合蛋白；是指能与
GTP或GDP结合，是（G蛋白偶联）受体与效应 酶（酶或离子通道）之间的中介物质，是一种酶， 在反应过程中与GTP结合故称为G蛋白。
• G蛋白的两种构象：1.与GTP结合形成的活性构 象；2.与GDP结合形成的无活性构象。
G蛋白异三聚体的分子结构
三聚体G蛋白信号转导循环 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
GTP的水解速度决定开关蛋白维持活性构象并向下游转导信 号的时间
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小G蛋白
三聚体G蛋白
功能位点
（1）GTP/GDP结合位点（2） GTPase活性中心（3）衔接蛋白结 合位点（4）下游信号转导蛋白结 合位点
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。
别与结合生物活性分子（配体），进而引起靶细胞生物学 效应的分子。 • 绝大部分受体为蛋白质，少数为糖脂。
• 能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称配体(ligand)
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受体的功
受体功能
能
识别与结合
识别与结合
信号转导
信号转导
产生相应
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ衔接蛋白
• 在信号转导途径中起连接作用的蛋白质。介导上游 信号转导蛋白与下游信号转导蛋白结合，本身没有 酶的活性
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二、G蛋白偶联受体介导的信号转导途径
• 什么是受体？ • 受体(receptor)是指存在于靶细胞膜上或细胞内能特异识
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G蛋白生物学功能
• G蛋白均通过第二信使引起级联反应，产生生物 效应。
• 激动剂与受体结合后，通过G蛋白，才能将信号 传递到效应系统
• 其作用特点是在一个细胞库可与不同受体和不同 的效应器，产生不同特定功能。
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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蛋白偶联受体是一种与三聚体G蛋白偶联的细胞表 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。 面受体；为单体蛋白，GPCR的一级结构含七个跨 膜区。
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信号转导途径
• 信号传递过程： • 1、配体与受体结合 • 2、受体活化G蛋白 • 3、G蛋白激活或抑制细胞中的效应分子 • 4、效应分子改变细胞内信使的含量与分布 • 5、细胞内信使作用于相应的靶分子，从而改变细胞的代
的生产物学生效应相应的
生物学效应
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G蛋白偶联受体
• G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor, GPCR)又称蛇型受 体。此型受体通常由单一的多肽链或均一的亚基组成，其肽链可分为 细胞外区、跨膜区、细胞内区三个区；胞内部分可以与一种能和GDP 或GTP结合的蛋白（G蛋白）相互作用。