G蛋白偶联受体的信号传导系统.ppt

　　制作者：第8小组(xiǎozǔ)

　　G-protein coupled receptor

　　G蛋白偶联受体的信号传导系统

　　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(dànbái)偶联受体的结构特征

　　由一条多肽链组成，其中带有7个跨膜α螺旋区域。 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)。 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。

　　作用(zuòyòng)机理

　　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(dànbái)(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(dànbái)的结构

　　由αβγ三种蛋白亚基组成。 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(dànbái)分类

　　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。

　　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)

　　G蛋白(dànbái)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(yì zhì)G蛋白介导的生理效应

　　cAMP(胞内第二信使)信号(xìnhào)途径

　　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

　　【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。 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(yīn ér)可以介导胞外信号，调节细胞反应。

　　cAMP信号(xìnhào)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。

　　蛋白激酶(PKA)的激活(jī huó)

　　cGMP信号(xìnhào)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。

　　2.抑制性G蛋白(dànbái) 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。

　　受体-G蛋白(dànbái)PLC途径

　　胰岛素、缩宫素、催乳素，以及下丘脑调节肽等与膜受体结合 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) 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(huóhuà)→细胞反应

　　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(shìjué)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

　　视觉(shìjué)

　　化学(huàxué)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(xiùjué)

　　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(jiéhé) →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].

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