G蛋白和信息轉導系統的分子機制第一組顧晨，張業華目錄1、概論2、G蛋白與GPCRs3、受體門控離子通道4、受體絡氨酸激酶信號系統5、非細胞膜外表的信息傳遞體系概述機體間的信息傳遞是維持機體正常功能的根本生物學機制之一細胞間的信息交換主要是通過各化學信使物質實現的根據細胞外信息物質的物理化學性質分為：親脂性物質和親水性物質蛋白磷酸化是調節蛋白質生物功能的重要方式之一第二信使分子G蛋白與GPCRsG蛋白：是鳥苷酸結合蛋白〔guanosinenucleotide-bindingprotein〕的簡稱，是指能與GTP或GDP結合，與膜受體偶聯而具有信號轉導作用的蛋白質。與細胞膜受體偶聯的G蛋白由3個不同的亞基組成，又稱為異三聚體G蛋白。發現G蛋白的意義：它揭示了細胞外信號如何轉換為細胞內信號的真正機制，從而開辟了細胞信號跨膜轉導研究的新時代。G蛋白根本結構位于細胞膜的胞漿側。G蛋白由三個亞基組成：Gα、Gβ、GγG：分子量39~46kD，有4種。G：36kD，7種。G：7~8kD，12種。G蛋白有兩種構象形式：活化型：G與GTP結合，與G別離。非活化型：G與GDP結合，與G結合成三聚體。一般將G蛋白根據單位分成4個亞族：Gs型、Gi型、Gt型、Gq型。1：Gs，主要激活腺苷酸環化酶，產生重要的細胞內信使cAMP〔環化磷酸腺苷〕，繼而激活依賴于cAMP的蛋白激酶A，還可以激活磷脂酶C和鈣通道。2：Gi，抑制腺苷酸環化酶，并調控一些離子的轉運和磷脂肌醇的代謝。3：Gt，分布在視網膜的感光細胞，與視紫紅質結合，激活cGMP-PDE〔磷酸二酯酶〕，傳遞光反響沖動。4：Gq，介導了磷脂酶C的激活和多種胞內第二信使的產生及蛋白激酶C的激活，其活性不受細胞毒素的修飾。G蛋白參與調節的跨膜信息轉導效應體系〔一〕G蛋白通過AC〔腺苷酸環化酶〕的信號轉導機制1.信號分子結合改變受體構象；2.受體與G蛋白結合并使其激活；3.GTP取代GDP，G游離；4.G結合并激活AC，產生cAMP；5.GTP水解，G與再結合。〔二〕G蛋白通過PLC的信號轉導機制

G蛋白激活PLC〔磷脂酶C〕，PLC催化膜磷脂PIP2產生IP3〔三磷酸肌醇〕和DG〔甘油二酯〕兩種第二信使，再分別調節細胞中Ca2＋的濃度和PKC〔蛋白激酶C〕的活性。〔三〕G蛋白通過某些受體門控離子通道的信號轉導機制

G蛋白神經遞質受體ACcAMPPKA離子通道

receptorGproteinSubunitbreaksaway,bindswithionchannelandopensitReceptoractivatesGproteinMoleculeoftransmittersubstancebindswithreceptorIonsentercell,producepostsynapticpotential

Tonucleusorotherpartsofcellsubunitbreaksaway,activatesenzyme,whichproducessecondmessengerIonchannelopensMoleculeoftransmittersubstancebindswithreceptorIonsentercell,producepostsynapticpotentialGproteinReceptoractivatesGprotein〔四〕G蛋白通過cGMP-PDE的信號轉導機制

Gt光刺激視紫紅質PDEcGMP5-GMPG蛋白通過調節cGMP磷酸二酯酶活性來調節視網膜感光傳導〔四〕G蛋白通過cGMP-PDE的信號轉導機制盤狀體視紫紅質調節感光G蛋白偶聯受體的下調和失敏機制

通過激活GTP酶活性中止G蛋白信號的機制：

1.磷脂酶G蛋白磷脂酶C

磷脂酶A2第二信使GTP酶G蛋白偶聯受體的下調和失敏機制2.G蛋白信號調節因子〔regulatorofG-proteinsignaling，RGS〕RGS能在Mg2＋的存在下，激活G蛋白的GTP酶，因此又叫GTP酶激活蛋白〔GTPaseactivatingprotein，GAP〕。G蛋白的βγ亞基直接參與信息傳遞的調節活化的βγ亞基復合物也可直接激活胞內靶分子，具有傳遞信號的功能。如心肌細胞中G蛋白偶聯受體在乙酰膽堿刺激下，活化的βγ亞基復合物能開啟質膜上的K+通道，改變心肌細胞的膜電位。受體門控離子通道電壓門控性通道離子通道包括磷酸化門控性通道壓力門控性通道受體門控性通道離子通道的特性1、無論是電壓門控通道還是受體門控通道其“開放〞和“關閉〞都是突然發生的。2、通道只有“開〞和“關〞兩種狀態很少有“半開〞或局部“開〞的情況。3、離子通過通道都是被動的，不消耗能量。4、通過通道的離子流有飽和性。5、通道可被某些物質阻斷。6、離子通道有電荷選擇性〔特異性〕。受體絡氨酸激酶信號系統受體酪氨酸激酶(RTKs)RTKs是最大的一類酶聯受體，它既是受體，又是酶，能夠同配體結合，并將靶蛋白的酪氨酸殘基磷酸化。所有的RTKs都是由三個局部組成的：含有配體結合位點的細胞外結構域、單次跨膜的疏水α螺旋區、含有酪氨酸蛋白激酶〔RTK〕活性的細胞內結構域。受體酪氨酸激酶的分類1、表皮生長因子〔EGF〕受體；2、血小板生長因子〔PDGF〕受體和巨噬細胞集落刺激生長因子〔M-CSF〕；3、胰島素和胰島素樣生長因子-1〔IGF-1〕受體；4、神經生長因子〔NGF〕受體；5、成纖維細胞生長因子〔FGF〕受體；6、血管內皮生長因子〔VEGF〕受體和肝細胞生長因子〔HGF〕受體等。Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipisicingelit.RTKs的功能RTKs在沒有同信號分子結合時是以單體存在的，沒有活性；當信號分子與受體的細胞外結構域結合，兩個單體受體分子在膜上形成二聚體，兩個受體的細胞內結構域的尾部接觸，激活它們的蛋白激酶的功能，使尾部的酪氨酸殘基磷酸化。磷酸化導致受體細胞內結構域的尾部裝配成一個信號復合物。磷酸化的酪氨酸部位成為細胞內信號蛋白的結合位點，可能有10～20種不同的細胞內信號蛋白被激活。信號復合物通過幾種不同的信號轉導途徑，擴大信息，激活細胞內一系列的生化反響；或者將不同的信息綜合起來引起細胞的綜合性應答。非細胞膜外表的信息傳遞體系甾類激素介導的信號通路兩步反響階段：初級反響階段：直接活化少數特殊基因轉錄的，發生迅速；次級反響：初級反響產物再活化其它基因產生延遲的放大作用。脂溶性化學信號(如類固醇激素、甲狀腺素、前列腺素、維生素A及其衍生物和維生素D及其衍生物等)的受體位于細胞漿或細胞核內。激素進入細胞后，有些可與其胞核內的受體相結合形成激素-受體復合物,有些那么先與其在胞漿內的受體結合,然后以激素-受體復合物的形式進入核內。NO的細胞信使作用NO是可溶性的有毒氣體，研究說明，NO分子具有多種生物學功能，并且是一種能夠進入細胞直接作用于酶并引起快速反響的氣體信號分子。在一些組織中作為局部介質引起信號轉導，使血管壁的平滑肌細胞松弛，血液流通順暢。體內NO來源NO合酶〔nitricoxidesynthase〕催化精氨酸生成NO。NO合酶催化NO的形成NO的信使作用內皮細胞中NO合酶被Ca2+離子激活后可利用精氨酸生成N