G蛋白偶联受体

视觉感受器中的G蛋白
• 黑暗条件下视杆细胞(或视锥细胞)中cGMP浓度较 高，cGMP门控钠离子通道开放，钠离子内流， 引起膜去极化，突触持续向次级神经元释放递质。 • 视紫红质（rhodopsin, Rh）为7次跨膜蛋白，含 一个11顺-视黄醛。是视觉感受器中的G蛋白偶联 型受体，光照使Rh视黄醛的构象变为反式，Rh分 解为视黄醛和视蛋白（opsin），构象改变的视蛋 白激活G蛋白（transducin, Gt），G蛋白激活 cGMP磷酸二酯酶，将细胞中的cGMP水解。从而 关闭钠通道，引起细胞超极化，产生视觉。可见 胞内cGMP水平下降的负效应信号起传递光刺激 的作用
G蛋白偶联受体的信号 传导系统
G-protein coupled receptor
制作者：第8小组
组长：吴纬宇； PPT：罗紫丹；讲解：刘联彬； 资料收集：张雷、施佩、贺韵如
G蛋白偶联受体的结构特征
①由一条多肽链组成， 其中带有7个跨膜α螺 旋区域。 ②其氨基末端朝向细 胞外（有4个胞外区） 而羧基朝向细胞内基 质（有4个胞内区）。 ③在氨基的末端带有 一些糖基化位点，而 在细胞内基质的第三 个羧基末端各有一个 在蛋白激酶催化下发 生磷酸化的位点。
CAM（失活）与Ga+结合→有活性的Ga+—CAM复合 物→蛋白激酶or磷酸酶激活→靶蛋白磷酸化→生物效应 Ga+↑→蛋白激酶（非活性）活性化 PKC(亲水性的催化活性中心一个，疏水的与膜结合区 一个)平时分布在细胞质中，活化后可使蛋白质丝氨酸 和苏氨酸残基磷酸化。 Ga+可视为第三信使。
视觉
化学感受器中的G蛋白(嗅觉)
• 气味分子与化学感受器中的G蛋白偶联型受 体结合，可激活腺苷酸环化酶，产生cAMP， 开启cAMP门控阳离子通道（cAMP-gated cation channel），引起钠离子内流，膜去 极化，产生神经冲动，最终形成嗅觉或味 觉。
嗅觉
• 视觉感受器的换能反映可表述为： • 光信号→Rh激活→Gt活化→cGMP磷酸二酯酶激 活→胞内cGMP减少→Na+离子通道关闭→离子浓 度下降→膜超极化→神经递质释放减少→视觉反 应。 • 嗅觉感受器的换能反映可表述为： • 气味分子→与嗅觉感器神经表面的嗅觉受体结合 • →激活G 蛋白（GX，Gi/o）→激活 字窩1产生 第二信使IP3 →IP3 激活阳离子 • 通道[28].
蛋白激酶（PKA）的激活
cGMP信号途径
1.激动型G蛋白
激动剂信号与受体结合→受体激活暴露出Gsa结合部位，Gsa被 激活，受体构想改变（GDP→GTP）→α亚基与βγ亚基解离，暴 露出与GC的结合位点同时信号受体复合物也与Gs分离。 活化的Gsa+GC→GC被激活→催化ATP→cGMP cGMP浓度增加，PKG被激活→蛋白质磷酸化，引起细胞效应 （可溶性GC的活性需要NO激活，NO活化cGMP进而刺激PKG使 血管平滑肌松弛和血管舒张） GTP与α亚基结合几秒钟后，被水解成GDP，α亚基恢复构想， αβγ结合恢复到静息状态下的G蛋白，GC失活。
【另外，于Gs的作用相反，抑制剂的信号则是与 抑制型受体（Ri）结合，引起Gi的α亚基与βγ亚基 解离从而被激活。Giα-GTP一方面直接抑制腺苷酸 环化酶，另一方面游离的βγ亚基在膜上可与Gsa结 合成非活性的Gs蛋白，从而间接的抑制环化酶， 且后者的抑制作用比前者的强】
5. cAMP产生后，与依赖cAMP的蛋白激酶（PKA） 的调节亚基结合，并使PKA的调节亚基和催化亚基 分离，活化催化亚基 6. 催化亚基将代谢途径中的一些靶蛋白中的丝氨 酸或苏氨酸残基磷酸化，将其激活或钝化。
血清紧张 血清紧张素受体 素
光
Baidu Nhomakorabea
视紫红质
cGMP磷酸二酯 视觉兴奋 酶
磷脂酶C 磷脂酶C K+通道 性 分泌 趋化性 降低起搏活
IgE抗原复 肥大细胞Ig-受体 磷 合物 脂酶C f-Met肽 乙酰胆碱 趋化受体 毒蝇碱受体
cAMP（胞内第二信使）信号途径
1. 激动剂信号与G蛋白偶联受体结合后导致受体构 象改变，其上与Gs结合位点暴露 2. 受体与Gs在膜上扩散导致两者结合，形成受体Gs复合体后，Gsα亚基构象改变，排斥GDP，结 合了GTP而活化 3. α亚基从而与βγ亚基解离，同时暴露出与腺苷酸 环化酶(adenylate cyclase， AC)结合位点 4. α亚基与环化酶结合而使后者活化，利用ATP生 成cAMP
G蛋白分类
刺激型G蛋白（Stimulating type G protein,Gs） 抑制型G蛋白（Inhibited type G protein,Gi） 磷脂酶C型G蛋白(PI-PLC G protein,Gp)
•Gs和Gi的区别主要是α亚基的不同，而βγ亚基相同。 •受体通过Gsa能激活腺苷酸环化酶，而通过Gia则抑制腺苷酸环化 酶， •G蛋白能使受体和腺苷酸环化酶偶联，把细胞外的信号转换为细胞 内的信号。 •Gp型则是主要作用于磷脂酶C，参与IP3 、DG的调节。
7. 被磷酸化共价修饰的靶蛋白往往是调节酶或重 要功能蛋白，因而可以介导胞外信号，调节细胞反 应。
cAMP信号的终止
• 该途径的信号解除有两种方式: • • ● 通过cAMP磷酸二酯酶(cAMP phosphodiesterase,PDE) 将cAMP的环破坏,形成5＇-AMP。 • • ● 通过抑制型的信号作用于Ri,然后通过Gi起作用。Gi蛋 白被激活后，GTP同Gi蛋白的α亚基结合，Gi的α亚基与 Giβγ复合物分离，并在细胞膜的胞质面进行扩散；当Gi的 α亚基与腺苷酸环化酶结合后则抑制其活性；而Giβγ复合 物则可同激活型的Gsα作用，阻止它去激活腺苷酸环化酶。 •
G蛋白活性的变化
(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 改变细胞的代谢过程及基因表达等功能
异质G蛋白介导的生理效应
配体 肾上腺素 受体 β-肾上腺受体 效应物 腺苷酸环化酶 腺苷酸环化酶 生理效应 糖原水解 行为敏感好学
受体-G蛋白PLC途径
1.胰岛素、缩宫素、催乳素，以及下丘脑调节 肽等与膜受体结合 2.经G蛋白偶联---激活膜内效应器酶——磷脂酶 C（PLC） 3.磷脂酰二磷酸肌醇（PIP2）分解，生成三磷 酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG） 4.IP3和DG作为第二信使，在细胞内发挥信息 传递作用。
1.细胞外分子+G蛋白偶联受体→磷酸酶C激活 →磷酸磷脂酰基水解→1,4,5-三磷酸肌醇（IP3） 和二酰基甘油(DG)【第二信使】→细胞外信号 转变为细胞内信号。 2.IP3与受体结合→钙通道 启动→Ga+到细胞中 去，细胞基质Ga+浓度↑→各种依赖Ga+的蛋白 质活化→细胞反应
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作用机理
1.受体与细胞外信息分子结合，并不是直接与细 胞膜内侧的效应酶(器)作用。 2.通过与效应酶(器)偶联的起信号转导作用的鸟苷 酸结合蛋白(G蛋白)调节效应酶(器)的活性。 3.通过第二信使(胞内信使)引起细胞的各种生物效 应,包括生长分裂、代谢、游走、吞噬、分泌、收 缩和电活动等。
G蛋白（GTP binding proteins）
有能与GTP(三磷酸鸟苷)结合的蛋白质都可 以称为"G蛋白" 研究信号传递时特指与细胞表面受体偶联的 异三聚体G蛋白（heterotrimeric GTP binding protein）
G蛋白的结构
a.由αβγ三种蛋白亚基 组成。 a.在G蛋白的三个亚基 中，β和γ以异二聚体 存在，α亚基和βγ亚基 分别通过共价结合脂 分子锚定于质膜上。
2.抑制性G蛋白
与Gs作用相反，抑制剂信号+Ri受体→Gi的α
↗Gia的GTP抑制GC 亚基与βγ的亚基解离而被活化 ↘Gi的α与βγ解离后，游离 的βγ在膜上与Gs结 合成 非活性的Gs，抑制GC PKG只要通过作用于组蛋白，磷酸化激酶，糖原合成酶，丙酮 酸激酶等。另一种作用方式是通过磷酸转移酶使自身磷酸化， 通过抑制形式调节。