G蛋白偶联受体介导的信号通路【研究知识】_第1页
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文档简介

1、G蛋白偶联受体介导的信号传递,1,行业倾力,一、G蛋白,1.G蛋白定义 G蛋白简称:鸟苷酸结合蛋白;是指能与GTP或GDP结合,是(G蛋白偶联)受体与效应酶(酶或离子通道)之间的中介物质,是一种酶,在反应过程中与GTP结合故称为G蛋白。 G蛋白的两种构象:1.与GTP结合形成的活性构象;2.与GDP结合形成的无活性构象。,2,行业倾力,G蛋白分类,G蛋白在信号转导中主要有两类: 一类是与膜受体偶联的异三聚体蛋白,一般称之为经典G蛋白或大G蛋白,它们有三个亚单位为组成,二聚体通过共价键结合结合于膜上起稳定亚基的作用,而亚基本身具有GTP酶活性; 另一类是存在于不同的细胞部位的小分子量G蛋白 ,也

2、称为“小G蛋白”,由一条肽链组成, 所有G蛋白都是膜蛋白,3,行业倾力,G蛋白生物学功能,G蛋白均通过第二信使引起级联反应,产生生物效应。 激动剂与受体结合后,通过G蛋白,才能将信号传递到效应系统 其作用特点是在一个细胞库可与不同受体和不同的效应器,产生不同特定功能。,4,行业倾力,G蛋白异三聚体的分子结构,5,行业倾力,三聚体G蛋白信号转导循环GTP的水解速度决定开关蛋白维持活性构象并向下游转导信号的时间,6,行业倾力,7,行业倾力,调控因子,(1)鸟苷酸交换因子GEF:促使小G蛋白释放GDP,结合GTP,是正调控因子;(2)GTPase激活蛋白GAP:增强小G蛋白的GTP酶活性,催化GTP

3、水解为GDP,使小G蛋白失活,是负调控因子(3)鸟苷酸解离抑制因子GDI:抑制GTP的水解,维持小G蛋白的活性构象,是正调控因子。,8,行业倾力,衔接蛋白,在信号转导途径中起连接作用的蛋白质。介导上游信号转导蛋白与下游信号转导蛋白结合,本身没有酶的活性,9,行业倾力,二、G蛋白偶联受体介导的信号转导途径,什么是受体? 受体(receptor)是指存在于靶细胞膜上或细胞内能特异识别与结合生物活性分子(配体),进而引起靶细胞生物学效应的分子。 绝大部分受体为蛋白质,少数为糖脂。 能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称配体(ligand),10,行业倾力,受体功能,识别与结合,产生相应 的生物学效应

4、,信号转导,11,行业倾力,G蛋白偶联受体,G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor, GPCR)又称蛇型受体。此型受体通常由单一的多肽链或均一的亚基组成,其肽链可分为细胞外区、跨膜区、细胞内区三个区;胞内部分可以与一种能和GDP或GTP结合的蛋白(G蛋白)相互作用。,12,行业倾力,G蛋白偶联受体是一种与三聚体G蛋白偶联的细胞表面受体;为单体蛋白,GPCR的一级结构含七个跨膜区。,13,行业倾力,信号转导途径,信号传递过程: 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

5、应的靶分子,从而改变细胞的代谢过程及基因表达功能。,14,行业倾力,cAMP与蛋白激酶A介导的信号转导,特征:cAMP浓度升高激活蛋白激酶A(PKA),是激素调控细胞代谢或基因表达的主要途径。 基本过程:化学信号通过细胞膜受体激活Gs型G蛋白,释放活性Gsa.GTP。Gsa.GTP激活锚定于细胞膜胞质面的腺苷酸环化酶(AC)。腺苷酸环化酶催化ATP合成cAMP。cAMP变构激活细胞质基质PKA。PKA催化关键酶或功能蛋白磷酸化,产生细胞效应。 化学信号 GPCR Gs AC cAMP PKA 关键酶/功能蛋白 细胞效应,15,行业倾力,16,行业倾力,Ca离子与蛋白激酶C(PKC)、钙调蛋白依

6、赖性蛋白激酶介导的信号传导,基本过程:化学信号通过细胞膜受体激活Gq型G蛋白,释放Gqa.GTP。Gqa.GTP激活锚定于细胞膜胞质面的磷脂酶C,催化水解细胞膜内层脂的PIP2,产生DAG和IP3。IP3扩散到内质网表面,与IP3门控Ca离子通道结合,打开Ca通道,使内质网腔Ca离子流出,导致细胞质基质Ca浓度急剧升高;Ca离子与细胞质基质内游离的PKC结合,引导其向细胞膜胞质面转运,并与细胞膜内质层上的DAG结合,彻底激活PKC。PKC催化下游转导蛋白磷酸化,进一步转导信号,最终产生效应。,17,行业倾力,化学信号 Gq 磷脂酶C IP3(+DAG) Ca2+通道 Ca2 + Ca2+-PK

7、C Ca2+-DAG-PKC 关键酶或功能蛋白 细胞效应,18,行业倾力,G蛋白在医学方面的意义(G蛋白异常与疾病),GPCR介导的信号转导途径异常可见于心血管病、遗传病、肿瘤和传染病 霍乱毒素催化G蛋白的亚基失去GTP酶活性,导致对AC(腺苷酸环化酶)的持续激活,AC分解ATP产生大量的cAMP(细胞第二信使),使得细胞膜上的离子通道打开,大量的离子和水分都从细胞膜内流到细胞外,形成了大量的脱水症状,19,行业倾力,AP=Actived Protein激活蛋白,糖皮质激素的作用机理:基因调控作用机制,20,行业倾力,糖皮质激素作用机理,其他学说 非基因:细胞膜表面受体或细胞膜的物理、化学相互

8、作用,数分钟出现效应 炎症时淋巴细胞增多及相应受体表达增多,21,行业倾力,甲状腺激素的作用机制,寒冷、过度紧张等,下丘脑,垂体,甲状腺,促甲状腺激素释放激素,促甲状腺激素,甲状腺激素,(+),(+),意义: 使激素的含量维持相对稳定的正常水平。,22,行业倾力,反馈调节,反馈调节:在大脑皮层的影响下,下丘脑可以通过垂体,调节和控制某些分泌腺中激素的合成和分泌;而激素进入血液后,又可以反过来调节下丘脑和垂体中有关激素的合成和分泌,这种调节叫反馈调节。 负反馈:结果反过来抑制过程的发生。 正反馈:结果反过来促进过程的发生。,23,行业倾力,右图为高等动物体内的甲状腺活动调节示意图。请据图回答问题。 (1)图中表示的激素 是 。表示 激素。 表

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