生物化学ppt展示最终版

G蛋白偶联受体 G蛋白（GTP binding proteins）
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。
罗伯特 . 勒夫科维兹 (RobertJ.Lefkowitz) 1943年出生于美国纽 约。 美国霍华德·休 斯医学研究所研究人 员，美国杜克大学医 学中心医学教授、生 物化学教授。
β-肾上腺素受体
2007年，Kobilka与科学家Raymond C. Stevens，利用T4溶菌酶融合蛋白方法解析 了第一个非视紫红质GPCR晶体结构：人 beta2肾上腺素受体。他还独立地通过抗体片 段介导法解析了人beta2肾上腺素受体的结构。
•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，
（三）G蛋白不效应蛋白的结合


G蛋白偶联受体主要通过与两种效应蛋白结 合后才能发挥作用： 一种是G蛋白调控的离子通道， 另一种是G蛋白活化的酶类活性物质。


G蛋白调控的离子通道传导通路： G蛋白 可以直接调控离子通道。是G蛋白信号传导 路径中最快捷的一种，可以在30-100纳秒 之间产生作用。 第二信使通路 ：G蛋白可以通过激活某些 酶类物质来发挥作用，这些酶类物质又可 以通过激活一系列生化反应来影响细胞功 能。从最初到最后的酶类活性物质可以统 称为第二信使。
cGMP信号途径
前期受体与G蛋白结合，活化以及和腺苷酸环化酶的结合
但是其催化GTP→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） GC与α亚基结合几秒钟后，被水解成GDP，α亚基恢复构象，αβγ 结合恢复到静息状态下的G蛋白，GC失活。
视觉
受体-G蛋白PLC途径
1.经G蛋白偶联---激活膜内效应器酶——磷脂酶C（PLC） 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）【第二信使】→细胞外信号转变为细 胞内信号。 2.IP3不受体结合→内质网钙通道 启动→Ga+到细胞质基 质中去，细胞基质Ga+浓度↑→各种依赖Ga+的蛋白质活化 →细胞反应 1.IP3和DG作为第二信使，在细胞内发挥信息传递作用。
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谢谢
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(抑制性受体),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。
全称是鸟苷三磷酸结合蛋白，因其活性三磷酸鸟苷 （GTP）及二磷酸鸟苷（GDP）密切相关而得名。每一 种G蛋白都包含三个亚基，命名为α，β和γ。 在未被激活状态下，鸟苷二磷酸会不α亚基结合，整个G 蛋白复合体在细胞膜内表面游移。如果G蛋白不对应的 受体相遇而这个受体又恰好不相应的信号分子结合的话， G蛋白就会释放GDP并结合胞浆中的GTP。
关于布莱恩·K·卡比尔卡(Ban是在Robert的实验室里首先克隆了 人Beta2肾上腺素受体的cDNA序列，开始 了与GPCR研究的不解之缘。

然而之后的事情并非一帆风顺。。。

自从Brian在斯坦福大学医学院开始独立研究以来，十几 年的时间里一直没有重大的突破，导致HHMI（霍华德休 斯医学研究所，Howard Hughes Medical Institute） 这种擅长支持长期高风险研究的机构都没有耐心了。 HHMI于是在2003年左右的时候停掉了Brian的funding。 那几年确实非常艰苦，并且由于课题风险太高，Brian都 不敢也没有条件招收postdoc（博士后）。不得已他只能 自己做实验，同时兼职做医生。不过幸亏那几年Brian还 是靠着NIH（美国国立卫生研究院，National Institutes of Health）的R01资助坚持了下来，并于2007年解析了 第一个人非视紫红质GPCR的晶体结构，取得了初步的成 功。当我们看到他现在的光环时，很少有人能体会到他过 去的艰辛。现在回首看来，我认为一方面是默默地坚持， 拥有一颗强大的心脏承受失败，对于科研非常重要

美国科学家罗伯特.勒夫科维兹(Robert J. Lefkowitz)不布莱恩·K·卡比尔卡(Brian K. Kobilka)因在G蛋白偶联受体方面的研究获得 2012年诺贝尔化学奖。而这是该领域获得的第5 次诺贝尔奖。
他们的研究历程和成果

罗伯特 . 勒夫科维兹 (Robert J.Lefkowitz) 于1968年采用放射现 象追踪细胞受体，他 将碘同位素附着于丌 同激素，在放射物的 帮助下成功揭示了一 些受体，其中包括肾 上腺素的受体即β -肾 上腺素受体。

含有7个穿膜区 一条穿插细胞膜 多达7次的多肽链 。
G蛋白偶联受体可被划分为六个类型
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）
GPCR的研究前景

很多药物的作用都是针对某个靶点，而在 这些靶点中GPCR约占30%。因此，解析 GPCR的结构不但对了解其作用机制非常关 键，而且有利于设计更为有效的药物。毫 不夸张，一个GPCR结构的解析对制药业来 说就像是又重新注入一股新的活力。然而， 目前已经解析的GPCR也只有视紫红质和 肾上腺能受体两种，此外还有400多种 GPCR结构没有被解析。
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。
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)
20世纪80年代， 该领域研究又有了跨越式发展
布莱恩·K·卡比尔卡 (Brian K. Kobilka) 通过巧妙的实验方 法将β -肾上腺素受 体的基因信息从庞 大的人类基因组中 分离出来并成功解 析了beta2肾上腺 素受体的结构。
布莱恩·K·卡比尔卡 （Brian Kobilka）， 斯坦福大学医学院分 子不细胞生理不医学 系教授， 美国国家 科科学院院士 ，以 GPCRs构生物学研究 著称。
β-肾上腺素受体
细胞壁中提取出来，对其运作机制有了初步 了解。
Lefkowitz的科研团队将该受体从“藏身”的
其研究的重要性



G蛋白偶联受体是人类感觉的一把锁，也是连接 细胞内与细胞外信息的桥梁。 2011年，布莱恩解析了β2肾上腺素能受体与G蛋 白三聚体复合物的晶体结构，第一次在原子分辨 率阐明了GPCR参与信号转导的机制。 他们的研究从根本上改变了人类对GPCR受体和 跨膜信号传递的认识，对现代药物设计的方式有 重要影响。在他们的工作之后，我们的G蛋白偶 联受体各种各样的药物作用机理的研究才真正有 了明确的研究方向，变成了真正的科学。
第二信使通路

G蛋白可以通过激活某些酶类物质来发挥作 用，这些酶类物质又可以通过激活一系列 生化反应来影响细胞功能。从最初到最后 的酶类活性物质可以统称为第二信使。
cAMP信号途径
1.
2.
3.
4.
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 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 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 α亚基与环化酶结合而使后者活化，利用ATP生 成cAMP

GPCR
（G蛋白偶联受体，G-protein coupled receptors）
G蛋白偶联受体(GPCR)是与G蛋白有信号连接的 膜蛋白受体的统称， 是迄今发现的最大的受体超 家族， 其成员有1000多个 。这类受体的共同点是 其立体结构中都有7个跨膜α螺旋，且其肽链的C端 和连接第5和第6个跨膜螺旋的胞内环上都有G蛋白 （鸟苷酸结合蛋白）的结合位点。
胞外的信号，另一面可以和细胞内的物质发生作用， 成为细胞外信息进入细胞内的桥梁。G蛋白偶联受 体能巩固探测激素、气味、化学神经递质，以及其 他细胞外的信号，从而将信息通过激活不同类型的 G蛋白中的一种，启动不同的信号转导通路并导致 各种生物效应。
功能：G蛋白横跨在细胞膜上，一面可以解除细
G蛋白偶联受体的信号传导系统的基 本生化结构和运作关系
关于G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor， GPCR) 的相关细胞结构简 介及其研究重要性阐述
何为G蛋白偶联受体？研究它有 何意义？

G蛋白偶联受体是人类感觉的一把锁，也是连接细胞内与 细胞外信息的桥梁。 对于今年诺贝尔化学奖两位科学家所做的研究，美国化学 会主席巴萨姆· 萨卡什里说：“这是向人类智慧的一次伟 大致敬，它帮助我们了解在人类的身体中到底发生了什么 复杂的过程。”（下见）长期以来，细胞如何感知周围环 境一直是一个未解之谜。科学家已经弄清像肾上腺素这样 的激素所具有的强大效果：提高血压、让心跳加速。他们 猜测，细胞表面可能存在某些激素受体。但在上个世纪大 部分时期里，这些激素受体的实际成分及其工作原理却一 直是未知数。
GPCR分析服务公司

G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor，GPCR) 包含6001000个成员，是极重要的药物治疗靶点。临床上很多药物是通过作用 于GPCRs，达到治疗疼痛、哮喘、高血压以及免疫系统和神经系统相 关疾病的疗效。 为满足GPCR分析(GPCR screening and profiling)的需求，金 斯瑞不仅提供种类齐全的GPCR细胞库和母细胞系，也提供订制GPCR 细胞系的服务。我们凭借先进的设备和分析平台，为您提供基于生化与 细胞水平的GPCR分析方案，如GPCR激动剂筛选、GPCR拮抗剂（抑 制剂）、GPCR调节剂、GPCR反向激动剂筛选等，加速您的研发进程。 服务特色 专业、高品质服务 世界上最大的人类GPCR稳定细胞系库 国内最大的GPCR分析平台 充分验证的高通量药物筛选模型 多种筛选模型: 功能筛选（钙流、cAMP、报告基因）、受体-配体结

因此，GPCR的研究空间依然相当大！

G蛋白偶联受体调控着机体细胞对光线、图像、 气味、药物和激素等信息物质 的大部分应答。

强大的药物作用
最著名的药物靶向分子： 目前世界药物市场上至少有30%的小分子 药物可以激活或是阻断G蛋白偶联受体的作 用。目前上市的药物中，前50种最畅销药 物有20%就属于G蛋白偶联受体相关药物， 比如充血性心力衰竭药物卡维地洛，抗高 血压药物科素亚，乳腺癌药物诺雷得等等。