受体药理学
合集下载
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)。
8
受体药理学
9
神经递质与受体
Henry Dale
1875 - 1968
Otto Loewi
1873 - 1961
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1936
Loewi´s Experiment
10
细胞内受体：核受体 受体 细胞膜受体 离子通道型受体
分子药理学 molecular pharmacology
周四桂
广东药学院 药理系
1
药物效应动力学
（Pharmacodynamics）
作用、作用机制
吸收、分布、代谢、排泄
药物代谢动力学
（Pharmacokinetics）
2
• 生命科学的发展由宏观到微观，药理学 的研究也由整体水平、器官水平、组织 水平、细胞及亚细胞水平深入到基因及 其表达产物的分子水平。
33
• 在结构上分为三个 区域： ①位于质膜外的配 体结合域：肽链 的N端 ②跨膜区：与G蛋白 偶联受体和通道 性受体多次跨膜 不同，每条肽链 只跨膜一次
3
• 分子药理学属于药理学的一个重要分支， 是药理学发展的一门前沿学科。是以分 子为基本功能单位，用分子生物学的理 论和技术，从分子水平和基因表达的角 度，去研究、分析和阐明药物与机体间 相互作用的原理。
4
分子药理学的研究技术与方法
• 分子生物学方法：研究基础 蛋白质印迹(western blot)、PCR、realtime PCR、RNA干扰、重组质粒构建、转基因 动物、基因敲除动物等 • 放射配体-受体结合测定法 用放射性核素(3H、125I)标记配体与含有受体 的组织、细胞、细胞膜、细胞质或纯化的蛋白，在 适宜的条件下孵育，使之形成复合体，测定复合体 的放射性，通过作图、计算求得参数，从其参数判 断受体的选择性和分型。
14
• nAChR：烟碱型乙酰胆碱受体 • GABAAR：A型r-氨基丁酸受体 • GlyR：甘氨酸受体 • EAAR：兴奋性氨基酸受体 • GluR：谷氨酸受体
15
• 离子通道型受体的分子结构： 由4~5个亚基组成，形成一 个贯穿脂质双层膜的亲水性 通道 每一个亚基都有4个疏水跨 膜α螺旋（M1-M4） M3和M4之间有一较长的细胞 内区，此区氨基酸序列高度 保守 5个亚基的M2围成通道的壁， N末端和C末端都在质膜的外 侧 受体上识别配体并与之结合 的位点，门控着离子通道
22
• 与通道型受体不同，G蛋白 偶联受体均是单一的多肽链， 肽链由400~500个氨基酸残 基组成
• N端位于细胞外表面，C端 在胞膜内侧 • 整个肽链有7个跨膜螺旋区 • 跨膜区氨基酸序列呈高度保 守，连接跨膜螺旋的有3个 细胞外环和3~4个细胞内环
23
G蛋白
• G蛋白全称为GTP结合蛋白或GTP结合调节蛋白，在 受体与效应蛋白之间起传递信息作用
合机制研究、高选择性受体及其亚型的配体研究
等。 • 细胞内信号转导： 对发病机制的深入认识 为新的诊断和治疗提供靶点
• 新药筛选靶点：应用计算机技术与机器人技术，
建立了药物高通量筛选系统。
7
• 构效关系与新药分子设计：依据分子结构药理作用关系，结合计算机图像从屏幕上 直观、立体地观看构型变化，指导药物分 子结构的改造，优选出低毒、高效的配体 分子，有针对性地设计合成新药。 • 生物制药：重组链激酶、人胰岛素、人生 长素、干扰素、白细胞介素等 • 基因治疗 • 免疫治疗：单克隆抗体
16
乙酰胆碱受体的结构与其功能
17
18
• γ -氨基丁酸(GABA)是由谷氨酸在谷氨酸脱羧酶(GAD)作
用下脱羧而成，是一种中枢抑制性神经递质。
2018/10/24
19
19
2018/10/24
20
20
（二）G蛋白偶联受体
• G protein coupling receptors，GPCRs
28
G 蛋白自 身的活 化和非 活化作 为一种 分子开 关，将 膜外的 信号转 换为膜 内的信 号并进 一步放 大信号
G蛋白循环 G蛋白循环
29
30
两种G蛋白的作用
31
来自百度文库
第二信使 G-蛋白, cAMP, cGMP, 肌醇磷脂 2+ Ca
（三）酪氨酸蛋白激酶受体
与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性， 如胰岛素受体、表皮生长因子受体、血小 板生长因子受体等。
• 目前研究最广泛、深入的受体类型，已通过 分子克隆技术确定了上百种G蛋白耦联受体结 构
• 此型受体与配体结合后，效应时程一般为数 秒到数分钟
21
• G蛋白偶联型受体：
神经递质受体(去甲肾上腺素受体、多巴胺受 体、5-HT) 多肽激素受体(血管紧张素II受体、内皮素-1 受体) 肿瘤坏死因子受体
M-乙酰胆碱受体
5
• 电生理学方法：膜片钳技术
通过测定细胞膜上众多离子流中单一跨膜离 子流，从电压与电流之比求出膜电导变化， 分析离子通道开关的动态变化。
• 免疫学检测方法：免疫组织化学、酶联免疫 吸附法
• 生物活性物质的定性和定量检测：荧光分光 光度法、气相色谱、高压液相色谱等
6
分子药理学的前景展望
• 受体：受体的三级结构、受体及其亚型的克隆及 结构研究、受体与配体结合位点的三维构象及结
G蛋白偶联受体
酪氨酸激酶受体
11
12
三种 类型 的膜 受体 (细 胞表 面受 体)
13
（一）离子通道型受体
• 是细胞膜上的跨膜蛋白质，受体本身构成离 子通道，能识别配体并与其特异结合
• 当配体与受体结合后，分子构象改变，使离 子通道打开或关闭，选择性的促进或抑制细 胞膜内外离子的快速流动，产生去极化或超 极化，在几毫秒内引起膜电位变化，从而传 递信息，产生生物效应
24
1994 年医学和生理学诺贝尔奖获得者
Alfred G. Gilman
Martin Rodbell 25
G蛋 白偶 联系 统： 表面 受体 (七次 跨膜)、 G蛋 白和 效应 物
26
27
（一）G蛋白的活化启动信号转导
• 信号转导途径的基本模式 ：
配体+受体
＋
G蛋白 靶分子
生物学效应
效应分子 第二信使
• G蛋白位于细胞内侧，是由α 、β 和γ 亚基构成的 三聚体
• 不同来源的β 和γ 亚基十分相似，而α 亚基结构 不同（目前已发现20多种），形成了不同的G蛋白 • 活化的G蛋白的α亚基主要作用于生成或水解细胞 内第二信使的酶，如AC、PLC等效应分子，改变 它们的活性，从而改变细胞内第二信使的浓度。
受体药理学
9
神经递质与受体
Henry Dale
1875 - 1968
Otto Loewi
1873 - 1961
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1936
Loewi´s Experiment
10
细胞内受体：核受体 受体 细胞膜受体 离子通道型受体
分子药理学 molecular pharmacology
周四桂
广东药学院 药理系
1
药物效应动力学
（Pharmacodynamics）
作用、作用机制
吸收、分布、代谢、排泄
药物代谢动力学
（Pharmacokinetics）
2
• 生命科学的发展由宏观到微观，药理学 的研究也由整体水平、器官水平、组织 水平、细胞及亚细胞水平深入到基因及 其表达产物的分子水平。
33
• 在结构上分为三个 区域： ①位于质膜外的配 体结合域：肽链 的N端 ②跨膜区：与G蛋白 偶联受体和通道 性受体多次跨膜 不同，每条肽链 只跨膜一次
3
• 分子药理学属于药理学的一个重要分支， 是药理学发展的一门前沿学科。是以分 子为基本功能单位，用分子生物学的理 论和技术，从分子水平和基因表达的角 度，去研究、分析和阐明药物与机体间 相互作用的原理。
4
分子药理学的研究技术与方法
• 分子生物学方法：研究基础 蛋白质印迹(western blot)、PCR、realtime PCR、RNA干扰、重组质粒构建、转基因 动物、基因敲除动物等 • 放射配体-受体结合测定法 用放射性核素(3H、125I)标记配体与含有受体 的组织、细胞、细胞膜、细胞质或纯化的蛋白，在 适宜的条件下孵育，使之形成复合体，测定复合体 的放射性，通过作图、计算求得参数，从其参数判 断受体的选择性和分型。
14
• nAChR：烟碱型乙酰胆碱受体 • GABAAR：A型r-氨基丁酸受体 • GlyR：甘氨酸受体 • EAAR：兴奋性氨基酸受体 • GluR：谷氨酸受体
15
• 离子通道型受体的分子结构： 由4~5个亚基组成，形成一 个贯穿脂质双层膜的亲水性 通道 每一个亚基都有4个疏水跨 膜α螺旋（M1-M4） M3和M4之间有一较长的细胞 内区，此区氨基酸序列高度 保守 5个亚基的M2围成通道的壁， N末端和C末端都在质膜的外 侧 受体上识别配体并与之结合 的位点，门控着离子通道
22
• 与通道型受体不同，G蛋白 偶联受体均是单一的多肽链， 肽链由400~500个氨基酸残 基组成
• N端位于细胞外表面，C端 在胞膜内侧 • 整个肽链有7个跨膜螺旋区 • 跨膜区氨基酸序列呈高度保 守，连接跨膜螺旋的有3个 细胞外环和3~4个细胞内环
23
G蛋白
• G蛋白全称为GTP结合蛋白或GTP结合调节蛋白，在 受体与效应蛋白之间起传递信息作用
合机制研究、高选择性受体及其亚型的配体研究
等。 • 细胞内信号转导： 对发病机制的深入认识 为新的诊断和治疗提供靶点
• 新药筛选靶点：应用计算机技术与机器人技术，
建立了药物高通量筛选系统。
7
• 构效关系与新药分子设计：依据分子结构药理作用关系，结合计算机图像从屏幕上 直观、立体地观看构型变化，指导药物分 子结构的改造，优选出低毒、高效的配体 分子，有针对性地设计合成新药。 • 生物制药：重组链激酶、人胰岛素、人生 长素、干扰素、白细胞介素等 • 基因治疗 • 免疫治疗：单克隆抗体
16
乙酰胆碱受体的结构与其功能
17
18
• γ -氨基丁酸(GABA)是由谷氨酸在谷氨酸脱羧酶(GAD)作
用下脱羧而成，是一种中枢抑制性神经递质。
2018/10/24
19
19
2018/10/24
20
20
（二）G蛋白偶联受体
• G protein coupling receptors，GPCRs
28
G 蛋白自 身的活 化和非 活化作 为一种 分子开 关，将 膜外的 信号转 换为膜 内的信 号并进 一步放 大信号
G蛋白循环 G蛋白循环
29
30
两种G蛋白的作用
31
来自百度文库
第二信使 G-蛋白, cAMP, cGMP, 肌醇磷脂 2+ Ca
（三）酪氨酸蛋白激酶受体
与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性， 如胰岛素受体、表皮生长因子受体、血小 板生长因子受体等。
• 目前研究最广泛、深入的受体类型，已通过 分子克隆技术确定了上百种G蛋白耦联受体结 构
• 此型受体与配体结合后，效应时程一般为数 秒到数分钟
21
• G蛋白偶联型受体：
神经递质受体(去甲肾上腺素受体、多巴胺受 体、5-HT) 多肽激素受体(血管紧张素II受体、内皮素-1 受体) 肿瘤坏死因子受体
M-乙酰胆碱受体
5
• 电生理学方法：膜片钳技术
通过测定细胞膜上众多离子流中单一跨膜离 子流，从电压与电流之比求出膜电导变化， 分析离子通道开关的动态变化。
• 免疫学检测方法：免疫组织化学、酶联免疫 吸附法
• 生物活性物质的定性和定量检测：荧光分光 光度法、气相色谱、高压液相色谱等
6
分子药理学的前景展望
• 受体：受体的三级结构、受体及其亚型的克隆及 结构研究、受体与配体结合位点的三维构象及结
G蛋白偶联受体
酪氨酸激酶受体
11
12
三种 类型 的膜 受体 (细 胞表 面受 体)
13
（一）离子通道型受体
• 是细胞膜上的跨膜蛋白质，受体本身构成离 子通道，能识别配体并与其特异结合
• 当配体与受体结合后，分子构象改变，使离 子通道打开或关闭，选择性的促进或抑制细 胞膜内外离子的快速流动，产生去极化或超 极化，在几毫秒内引起膜电位变化，从而传 递信息，产生生物效应
24
1994 年医学和生理学诺贝尔奖获得者
Alfred G. Gilman
Martin Rodbell 25
G蛋 白偶 联系 统： 表面 受体 (七次 跨膜)、 G蛋 白和 效应 物
26
27
（一）G蛋白的活化启动信号转导
• 信号转导途径的基本模式 ：
配体+受体
＋
G蛋白 靶分子
生物学效应
效应分子 第二信使
• G蛋白位于细胞内侧，是由α 、β 和γ 亚基构成的 三聚体
• 不同来源的β 和γ 亚基十分相似，而α 亚基结构 不同（目前已发现20多种），形成了不同的G蛋白 • 活化的G蛋白的α亚基主要作用于生成或水解细胞 内第二信使的酶，如AC、PLC等效应分子，改变 它们的活性，从而改变细胞内第二信使的浓度。