β-arrestin的生物学作用
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β1-\β2-肾上腺素受体的研究进展作为交感神经递质的去甲肾上腺素(Norepinephrine,NE)、内分泌激素的肾上腺素(Epinephrine,E)以及进入体内的儿茶酚胺类药物,参与体内多数器官功能的调节。
而这些调节都要通过靶器官上的肾上腺素受体(Adrenergic Receptor,AR)来实现。
肾上腺素受体广泛参与外周血液循环、肌肉收缩、代谢调控以及中枢神经系统活动。
并且, 在所有与G蛋白藕联的膜表面受体中,肾上腺素受体是目前了解相对最清楚的一种, 因而肾上腺素受体又可作为研究整个G 蛋白偶联受体家族的一个理想模型。
因此,研究肾上腺素受体具有非常重要的意义。
肾上腺素受体可以分成α1,α2与β三大类。
其中β-肾上腺素受体(β-adrenergic receptor,β-AR)中的β1-AR和β2-AR两种亚型对机体具有重要的调节作用。
本文综述近年来β1-AR和β2-AR研究的进展,主要包括β1-AR和β2-AR的分子生物学特征、信号转导通路、重要脏器中β1-AR和β2-AR的分布状况及生理调节效应。
1 分子生物学特征1986与1987年,Lfkowitz的實验室先后得到了β1-AR和β2-AR的cDNA克隆:β1-AR基因位于10q24-q26,全长DNA中无内含子,其开放读码框架(149lbp)编码β1-AR的477个氨基酸;β2-AR的基因位于5q32-q34,无内含子,开放读码框架(1239bp)编码β2-AR的413个氨基酸。
β1-AR和β2-AR具有54%的同源性,即使在跨膜区也只有71%的同源[1,2]。
2 信号转导通路2.1 β-肾上腺素受体经典信号通路[3]β1-AR的信号转导途径:β1-Gs-AC-cAMP-PKA,进而使L-型钙通道等功能蛋白磷酸化, 增加收缩期心肌细胞的Ca++内流和肌浆网的Ca++释放,使心肌收缩力增强;而在舒张期PKA 磷酸化phospholamban、torponin等,phospholanbran增加肌浆网Ca++-ATP酶的活性,提高舒张期肌浆网对Ca++的摄取,torponin I降低torponin C对Ca++的亲和力,进一步促进心肌的舒张[4];另外,β1-AR还有一条PKA非依赖性的信号转导途径,同样开始于β1-AR与Gs的结合,进而由钙离子介导激活CaMKⅡ,引起心肌细胞凋亡(见图1)。
阿曲生坦结构式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述阿曲生坦是一种具有重要生物活性的化合物,广泛存在于自然界中。
它被发现具有抗氧化、抗炎、抗菌等多种药理活性,因此在药物研发和医学领域引起了广泛的关注。
阿曲生坦的化学结构特别复杂,包含多个环状结构和官能团,这种复杂的结构为其独特的生物活性提供了基础。
阿曲生坦的研究领域非常广泛,包括药物、农业、环境等多个领域。
在药物方面,阿曲生坦被认为是一种潜在的药物候选物,可以用于治疗多种疾病,如肿瘤、心血管疾病等。
在农业方面,阿曲生坦可以作为一种天然的农药,用于植物的保护和生长促进。
在环境方面,阿曲生坦可以被用作环境污染物的检测和治理。
总而言之,阿曲生坦在多个领域有着广泛的应用前景,对于人类的健康和环境保护具有重要意义。
本文将对阿曲生坦的定义、特性、化学结构以及应用领域进行详细介绍,并探讨其在未来的发展趋势和重要性。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构展开对阿曲生坦(Acuostatin)的介绍和探讨:第一部分是引言。
首先,我们会对阿曲生坦进行概述,介绍它的基本特性和重要性。
接着,我们会详细说明本篇文章的结构和目的。
第二部分是正文。
在这一部分中,我们会详细介绍阿曲生坦的定义和特性,包括其化学结构和相关性质。
我们将探讨它的物理和化学性质,以及在不同领域中的应用。
此外,我们还会介绍阿曲生坦的制备方法和研究进展,以及它在医药领域中的应用和前景。
第三部分是结论。
在这一部分,我们会总结阿曲生坦的重要性和前景,并展望它的发展趋势。
我们将会强调阿曲生坦在科学研究和药物开发中的潜在价值,以及可能的未来应用领域。
最后,我们会给出本文的结束语,总结全文内容。
通过以上章节的安排,我们将全面而系统地介绍阿曲生坦的相关知识,使读者对该化合物的定义、性质和应用有一个清晰的认识。
同时,通过对未来发展趋势的展望,本文也将拓宽读者对阿曲生坦的认知,进一步探讨其潜在的卓越价值。
让我们一同探索阿曲生坦这一引人注目的化合物吧!1.3 目的本文旨在介绍阿曲生坦的结构式及其应用领域。
G蛋白信号转导的分子机制与调控G蛋白信号转导是人体内细胞通信的重要方式之一,涉及到众多蛋白质的相互作用与调节。
在正常生理状态下,G蛋白信号转导可以传递各种外界信息,并且在细胞内部引起相应的生物响应,如细胞分化、增殖、凋亡、运动等等。
然而,当信号转导的调节出现异常时,会导致许多疾病的发生和发展,如癌症、心血管疾病、神经系统疾病等等。
因此,对于G蛋白信号转导的分子机制及其调控,一直是科学家们努力研究的热点之一。
G蛋白是一类能够通过调节细胞膜上的离子通道和酶的活性,而在细胞内传递外界信号的蛋白质。
它们由七个跨膜结构域的蛋白质组成,负责接收到跨膜受体(如G蛋白偶联受体)的信号,并把它传递到内部的酶或离子通道上。
有关G蛋白信号转导的研究证明,G蛋白被激活后,会带动下游的一系列分子发生相互作用或调节,从而引起细胞生物响应的改变。
其中最经典的G蛋白信号转导被称为“二元模型”,该模型认为G蛋白家族包含三个不同的亚基,即α、β和γ。
其中α亚基与G蛋白偶联受体(GPCR)结合,并通过结构转变释放出GDP(脱磷酸二酯糖核苷酸)酉,然后结合GTP(磷酸三酯糖核苷酸)酰化,从而激活G蛋白构象。
激活后的G蛋白断开与受体的联系,与下游其他信号分子相互作用,如一种称为adenylate cyclase的酶。
这种酶能够将ATP转化为cAMP(环磷酸腺苷),进而刺激下游的蛋白激酶A,从而引发细胞内信号传递的级联反应。
除了“二元模型”以外,还有其他的G蛋白信号转导模型,如G蛋白-stimulated phospholipase C(PLC)模型等。
这种模型是指G蛋白激活了PLC酶,从而刺激膜上的PIP2(磷脂酰肌醇二磷酸)向内形成副产物-肌醇三磷酸(IP3)和基质中的二酰甘油。
IP3进一步引发胞内的钙离子释放,并通过与Ca2+结合的蛋白作用,诱导下游的信号反应。
尽管G蛋白信号转导模型各异,但它们都有一个共同点,即G蛋白激活后会与其他蛋白质相互作用,从而引发下游的信号传递。
β-arrestin1和β-arrestin2在白血病中的表达及意义刘慧;龙娟;谭俊杰;王世一;涂植光;邹琳【摘要】目的探讨β-arrestin1和β-arrestin2在白血病患者中的表达及意义.方法收集初发白血病患者95例(Leu组),根据白血病类型不同分为:急性髓细胞白血病(AML)亚组(30例),急性淋巴细胞白血病(ALL)亚组(44例)和慢性粒细胞白血病(CML)亚组(21例);以非恶性血液病患者36例(NL组)作为正常对照.收集患者的骨髓和外周血标本,分离单个核细胞.采用实时定量PCR法检测β-arrestin1、β-arrestin2的mRNA表达,采用Western blotting和免疫荧光法检测β-arrestin1、β-arrestin2蛋白表达的变化.结果 Leu组和NL组的骨髓和外周血单个核细胞中,均检测到β-arrestin1、β-arrestin2 mRNA和蛋白的表达,Leu组显著高于NL组(P<0.01).与NL组比较,AML、ALL和CML各亚组的骨髓和外周血中β-arrestin1、β-arrestin2的mRNA和蛋白表达水平均有明显升高(P<0.05或P<0.01),但三个亚组间无明显差异(P>0.05).结论白血病患者骨髓和外周血单个核细胞中β-arrestin1、β-arrestin2的表达明显升高,可能与自血病的发生发展密切相关.【期刊名称】《解放军医学杂志》【年(卷),期】2010(035)002【总页数】5页(P177-181)【关键词】抑制蛋白类;白血病;白细胞;单核【作者】刘慧;龙娟;谭俊杰;王世一;涂植光;邹琳【作者单位】400016,重庆,重庆医科大学检验系临床生化教研室、教育部临床检验诊断学重点实验室;400016,重庆,重庆医科大学检验系临床生化教研室、教育部临床检验诊断学重点实验室;400014,重庆,重庆医科大学附属儿童医院临床分子医学中心;400014,重庆,重庆医科大学附属儿童医院临床分子医学中心;400016,重庆,重庆医科大学检验系临床生化教研室、教育部临床检验诊断学重点实验室;400014,重庆,重庆医科大学附属儿童医院临床分子医学中心【正文语种】中文【中图分类】R733.7白血病是一种起源于造血干细胞的恶性克隆性、增殖性疾病,常伴有白细胞异常增生及分化成熟障碍,检测白血病细胞特异基因的表达改变对于白血病的早期诊断及治疗具有重要意义。
异丙肾上腺素对大鼠心脏功能的动态影响左琳;宋峰;赵锐;李端端;石山慧;贺忠梅;刘慧荣【摘要】目的:观察异丙肾上腺素(ISO)对在体大鼠心脏功能、心室肌细胞功能以及胞内相关下游蛋白表达的动态影响。
方法采用血流动力学方法及乳鼠心肌细胞培养,观察ISO对在体及离体大鼠心肌收缩能力的影响;通过Fura 2荧光探针法观察ISO对成鼠心肌细胞内游离钙水平的影响;Western blot 检测 ISO下游胞内相关蛋白表达水平的变化。
结果(5~500)nmol/L ISO对成鼠在体心功能有一个剂量依赖性增强效应,100 nmol/L为其最佳实验浓度:0.1μmoI/LISO作用大鼠心室肌细胞(1000~1200)s,胞内游离钙水平达高峰。
0.1μmoI/LISO作用于乳鼠心肌细胞30 min可使其跳动频率达高峰,维持至60 min后开始下降,与胞内钙变化规律一致。
心室肌细胞内钙调蛋白激酶Ⅱ(Calmodulin kinaseⅡ,CaMKⅡ)水平在ISO干预后3 h达高峰;G蛋白偶联受体激酶2(GRK2)和β arrestin也在 ISO作用后48 h达高峰。
结论 ISO可通过兴奋胞内Ca2+ CaMKⅡ信号通路参与心肌细胞功能活动的动态调节;同时,ISO长期作用可升高胞内GRK2β arrestin水平,参与受体的脱敏调节。
【期刊名称】《中西医结合心脑血管病杂志》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】5页(P589-593)【关键词】异丙肾上腺素;细胞内游离钙;心脏功能;钙调蛋白激酶Ⅱ;G蛋白偶联受体激酶2;β arrestin【作者】左琳;宋峰;赵锐;李端端;石山慧;贺忠梅;刘慧荣【作者单位】山西医科大学基础医学院生理学系太原 030001; 山西医科大学细胞生理学省部共建教育部重点实验室;山西医科大学基础医学院生理学系太原030001;山西省儿童医院临床医学检验中心;山西医科大学基础医学院生理学系太原 030001; 山西医科大学细胞生理学省部共建教育部重点实验室;山西医科大学基础医学院生理学系太原 030001; 山西医科大学细胞生理学省部共建教育部重点实验室;山西医科大学基础医学院生理学系太原 030001; 山西医科大学细胞生理学省部共建教育部重点实验室;首都医科大学基础医学院生理学与病理生理学系【正文语种】中文【中图分类】R285;R255在心肌重构以及心衰的发生、发展过程中。
β受体β受体分布广泛,介导一系列重要的生理和生化效应。
一方面与其激动剂结合产生信息传递物质,引起生物效应,另一方面受体本身又受激动剂体内自身活性物质生理及病理因素的调节。
其功能异常与许多疾病如心衰、动脉硬化、高血压等密切相关,其中偶联及脱敏机制近年来已成为研究疾病病因的热点。
本文就近年来这方面的研究进展作简要综述。
关键词:β肾上腺素受体;分型;偶联;脱敏中图文章编号:1008-9926(2000)04-0203-03β肾上腺素受体(β-AR)分布广泛,介导着许多重要的生理生化效应。
它受配基、体内活性物质、生理及病理等因素的调节。
β受体的功能变化与一些疾病直接相关,受到医学界的普遍重视。
已经成为研究人体生理功能的调节和药物作用的主要机制的基础。
本文对β受体的分型、偶联及脱敏机制以及β受体相关疾病加以介绍。
1β受体的分型Lands在4种组织上比较了15种儿茶酚胺的作用强度,发现脂肪分解和加快心率基本相同;而支气管舒张和血管扩张也相似,两者之间无交叉相关性,因而将前者称为β1,后者称为β2亚型。
这种经典分型方法目前仍被普遍接受。
后来发现β受体激动剂介导的啮齿动物白色脂肪组织(WAT)和棕色脂肪组织(BAT)脂解作用不被传统的β受体拮抗剂所阻断,从而提出了非典型β受体的概念。
Arch 等发现新合成的β受体激动剂BRL28410、BRL35113、BRL37344刺激棕色脂肪组织的脂解作用和能量消耗作用较强,但对β1或β2介导的作用却很小,进一步提出存在非典型β受体。
Emorine等首先克隆到的人β3受体的药理特性与组织非典型β受体基本相同,因而β3受体通常指非典型β受体。
因为β3受体激动剂能够选择性显著增加能量消耗,这类化合物有可能成为减肥和抗糖尿病药物而受到广泛重视[1]。
最新的特异性β受体亚型结合药物有SR59230A(β3受体选择性拮抗剂)[2]、CGP-20712A(β1受体选择性拮抗剂)[3],ICI-118551(β2受体选择性拮抗剂)[3],使得研究β受体功能更加方便、准确。
GPCR信号传导路线的结构和调控机制GPCR(G蛋白偶联受体)是一类广泛存在于生物体内的膜蛋白受体,它们在细胞内传递外界的信号,并调控多种生理过程,包括细胞生长、分化、代谢、运动、感觉和免疫应答等。
GPCR信号传导路线的结构和调控机制是研究该受体与配体相互作用以及信号传导过程的关键。
首先,我们来详细了解GPCR的结构。
GPCR是一类跨膜蛋白受体,由具有七个跨膜α螺旋结构的蛋白质组成。
在细胞膜上,GPCR的C端位于胞浆内,N端位于胞外。
这种结构特点决定了GPCR既能感受胞外环境的信号分子,又可以调节胞内的信号传递。
在配体结合的过程中,GPCR的N端起着重要的作用。
配体的结合使得GPCR发生构象变化,导致内部的G蛋白结合位点暴露出来,进而诱导G蛋白与GPCR结合。
G蛋白是GPCR信号传导的关键分子,它能够通过与GPCR结合,调控细胞内的信号级联反应。
根据G蛋白的不同种类,GPCR信号可以通过激活腺苷酸酶、激活或抑制蛋白激酶等多种机制产生多样的生物效应。
除了G蛋白,GPCR信号传导还涉及到其他多种辅助蛋白的参与。
其中一类重要的蛋白是β-调节素(β-arrestin),它主要参与GPCR途径中所谓的去G蛋白化过程。
当GPCR被配体激活时,β-调节素结合于GPCR上,使GPCR与G蛋白分离,进而调控GPCR信号的结束和去活化。
此外,GPCR信号传导还可以通过蛋白磷酸化、蛋白激酶的激活以及细胞内Ca2+的浓度变化等多种方式调控。
在GPCR信号传导路线的调控机制中,研究者已经发现了一些重要的机制。
其中一个关键的调控机制是磷酸化。
GPCR 在配体结合后,常常会通过G蛋白偶联受体激酶(GRKs)的磷酸化作用而被调控。
磷酸化后的GPCR能与β-调节素结合,形成信号复合体,进一步调节信号传导。
此外,进一步的研究发现,GPCR的磷酸化在信号传导过程中起到了一个递质效应的作用。
磷酸化状态的GPCR能够提供多个位点供其他蛋白的结合,从而进一步调控信号传导的过程。
β-抑制蛋白1促进缺氧性肺动脉高压的肺血管胶原合成作用探讨周雪;马晶茹【摘要】目的探讨β-抑制蛋白1(β-arrestin1)对肺动脉高压(pulmonary artery hypertension,PAH)肺血管胶原合成的影响,进一步明确PAH肺血管重构的分子机制。
方法 20只雄性SD大鼠随机分为对照组(n=10)和低氧组(n=10),低氧组大鼠置于低氧舱内(氧浓度100 ml/L)3周,正常对照组动物饲养于常氧动物笼内;右心导管法测定肺动脉平均压(mean pulmonary arterial pressure,m PAP),检测右心室与左心室+室间隔比值[RV/(LV+S)];免疫组织化学和Western blot方法检测肺动脉中胶原Ⅰ(CollagenⅠ)和β-arrestin 1的表达;沉默β-arrestin 1基因,采用Western blot和免疫荧光方法检测低氧环境下肺动脉血管平滑肌细胞(pulmonary arterial smooth muscle cells,PASMCs)中CollagenⅠ的表达。
结果与常氧组相比,低氧处理组大鼠m PAP[(31.35±1.35)mm Hg](1 mm Hg=0.133 k Pa)以及RV/(LV+S)(30.81%±0.81%)明显升高(P〈0.01),肺血管组织β-arrestin 1以及CollagenⅠ的表达水平明显增高;缺氧能够上调PASMCs中β-arrestin 1和CollagenⅠ的表达,沉默β-arrestin 1基因能够抑制缺氧诱导PASMCs胶原合成的作用。
结论β-arrestin 1促进缺氧条件下肺血管胶原的合成,促进肺血管的重构,最终导致PAH的形成。
【期刊名称】《解放军医学院学报》【年(卷),期】2016(037)011【总页数】5页(P1173-1176,1182)【关键词】β-抑制蛋白1;肺动脉高压;缺氧;胶原Ⅰ【作者】周雪;马晶茹【作者单位】沈阳医学院附属第二医院心血管内科,辽宁沈阳110035【正文语种】中文【中图分类】R544.16肺动脉高压(pulmonary artery hypertension,PAH)是以肺动脉压和肺血管阻力升高为特征的临床血流动力学症候群,通常以平均肺动脉压力在静息状态下>25 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)、运动状态下>30 mmHg作为判定标准[1]。
β-arrestin的生物学作用1汪庆童1, 2, 3,魏伟1, 2, 31安徽医科大学临床药理研究所,合肥(230032)2抗炎免疫药理学安徽省重点实验室,合肥(230032)3安徽省中药研究与开发重点实验室,合肥(230032)E-mail: hfwqt727@摘要:β-arrestin1和2是一类介导受体脱敏的重要可溶性蛋白质,对绝大部分与受体偶联G蛋白介导的信号转导具有重要调节作用,在G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors, GPCRs)脱敏、内化、复敏、细胞增殖反应和基因转录中具有重要地位。
对β-arrestin介导的复杂信号通路的研究将揭示其调节功能对人类健康的影响,有助于开发新一代影响GPCRs的药物。
关键词:β-arrestin,G蛋白偶联受体,信号转导,受体脱敏G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors, GPCRs)是目前所知的最大的细胞表面受体家族,它们将细胞外的各种信号传递到细胞内[1]。
GPCRs被激动剂活化后,其连接的G 蛋白α亚基和β、γ亚基解离,活化的G蛋白亚基调节腺苷酸环化酶、磷脂酶和离子通道等,从而放大和传递细胞内信号。
β-arrestin是GPCRs信号通路的重要负调节因子,与G蛋白偶联受体激酶(G-protein-coupled receptor kinases, GRK)联合作用,可以使GPCRs对激动剂的敏感性下降,发生受体的脱敏反应,调节受体内吞、信号转导及细胞凋亡等[2]。
本综述将概述β-arrestin生物学作用的最新研究进展,探讨GPCRs的调节机制。
1. β-arrestins的发现过程β-arrestins是在提纯β-肾上腺素能受体激酶(β-adrenergic receptor kinase, βARK)的过程中发现的。
随着Benovic等对牛脑中βARK的逐步纯化,其减弱β2肾上腺素能受体(β2-adrenergic receptor, β2AR)介导的Gαs活化的能力也逐步降低,当将视黄醛蛋白质重新加入纯化的βARK 中时,βARK对受体的脱敏能力又大大的恢复了。
这种视黄醛蛋白质最初被称为S-抗原或48K 蛋白质,后来正式改名为arrestin[3]。
随后,两个非可视性β-arrestin亚型被克隆出来,命名为β-arrestin1(arrestin2)和β-arrestin2 (arrestin3),它们之间有78%的氨基酸序列是相同的,都广泛的分布于各个组织中,对GPCRs的特异性比视紫红质强[4,5]。
接着,第四个成员,锥体arrestin 被克隆出来[6]。
2. β-arrestin对GPCRs的调节作用2.1 β-arrestin与受体的相互作用在绝大部分的GPCRs中都发现了受体脱敏的现象。
首先被激动剂激活的GPCRs与GRK 结合发生磷酸化,促使β-arrestins从非活化的晶体结构转变为对受体高亲和结构,与磷酸化了的活化GPCRs结合,形成三聚体,阻止受体与G蛋白之间的继续作用。
活化的β-arrestins 分子释放出C末端,通过与胞吞蛋白(如:网格蛋白(clathrin)、衔接蛋白2(adapter protein2, AP2)等)结合,导致受体内吞[7]。
用绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)-β-arrestin 融合蛋白可以形象的描述原本均匀分布在胞浆内β-arrestin被募集到位于细胞膜活化的受体1本课题得到家自然科学基金(No:30572356),高等学校博士学科点专项科研基金(No:20060366003),安徽医科大学校科研基金(No:2005KJ01)项目的资助。
上。
对于大部分受体来说,β-arrestin作用的前提条件就是活化的GPCRs呈现的磷酸化状态,因此,如果诱变关键的丝氨酸/苏氨酸残基使受体的磷酸化发生障碍,则会导致β-arrestin的结合降低。
此外,过度表达GRKs使受体的磷酸化加强可以促进GFP-β-arrestin复合物募集到一些受体上[8]。
2.2 β-arrestin在受体脱敏中的作用受体脱敏是受体受到连续刺激后失去反应性的现象,包括同种脱敏(激动剂特异性) 和异种脱敏(激动剂非特异性)。
同种脱敏是指脱敏配基的特异性受体反应减弱,而其他受体的效能不受影响;异种脱敏是指当细胞暴露于一种激动剂时,可使多种受体介导的反应减弱。
前者可能是因受体自身的变化,如磷酸化、内吞等引起;而后者则可能是由于所有受影响的受体拥有一个共同的反馈调节机制,或共享信号转导通路上的某个环节。
β-arrestin1/2在β2AR 的刺激下均可以抑制鸟苷三磷酸酶(guanosine triphosphatase, GTPase)80%的活性[9]。
而且,在过表达β2AR的细胞系中,如果转染了β-arrestin则可以加强受体的脱敏。
此外,用β-arrestin 小干扰RNA(small interfering RNA, siRNA)方法和反义法能有效的证实HEK293细胞中,由于内源性β-arrestin的表达减少,β2ARs刺激导致了大量cAMP堆积[10]。
并且,在小鼠胚胎纤维母细胞系中如果缺乏两个β-arrestin,则β2AR和血管紧张素Ⅱ1A型受体(angiotensin II receptor type 1A, AT1A R)的脱敏都将会受到影响。
单独敲除β-arrestin1或β-arrestin2基因也会引起β2AR和AT1A R受体的脱敏障碍[11]。
2.3 β-arrestins的胞吞作用胞吞作用不仅是受体脱敏所必需的,也是活化的受体去磷酸化和复敏所需要的。
GRK 的磷酸化和β-arrestin的结合促进了受体的内吞。
GPCRs的内吞是多途径的,包括与网格蛋白包被小体、细胞膜穴样凹陷和未包被的小体的相互作用。
特定受体和细胞表达的类型决定了内吞率和重新利用的途径。
通常,大多数的GPCRs与β-arrestin结合后,通过网格蛋白包被小体完成内吞[12]。
Goodman等通过体外结合试验首先证实了β-arrestin1或β-arrestin2与网格蛋白之间存在明显和直接的相互作用。
β-arrestinsC末端的Leu-Xaa-Glu/Asp序列与网格蛋白重链的89-100位氨基酸残基有高亲和性。
β-arrestins也与网格蛋白- AP2复合物相互作用,Leu-Xaa-Glu/Asp序列下游的两个精氨酸残基对β-arrestin2与AP2的结合至关重要。
如果突变缺失了这些残基不会影响其与β2AR的有效结合,但能阻断受体-β-arrestin复合体靶向移动至网格蛋白包被小体。
因此,β-arrestin通过与网格蛋白和AP2结合,成为了受体内吞过程中的一个重要连接蛋白[13]。
2.4 GPCR受体的转运和循环GPCR受体被内吞后有两个结局:部分受体被降解;另一部分循环为活性状态回到细胞膜。
被内吞受体的胞内运输模式与受体内吞区域的序列、磷酸化部位的构型和β-arrestin的结合有关。
目前发现,β-arrestin的泛素化和去泛素化与受体运输模式有关。
虽然,β-arrestin可以调节内吞后GPCRs的运输模式,但最近才发现其在GPCRs循环中起到了特别的作用。
β-arrestin引起GPCRs受体循环的机制尚不清楚,但可以推断与转运调节因子的募集、磷酸酶或促使β-arrestin还原为非活性状态的相关分子有关[14]。
3. β-arrestin对GPCRs外受体的内吞作用近期,β-arrestin的内吞功能已经被延伸到其他的受体家族,例如:胰岛素样生长因子-1 (Insulin-like Growth Factor-1, IGF-1)受体和GPCRs的突变家族。
β-arrestin1与激活的IGF-1受体结合后,促进了受体通过网格蛋白包被小体途径进行内吞。
β-arrestin2也能调节GPCRsFz4(4型突变体)的内吞。
Fz4被Wnt家族(有翅或无翅的果蝇)糖蛋白激活,导致细胞质蛋白Dvl 的募集,β-arrestins可以与Dvl相互作用,在体外,Dvl磷酸化后,β-arrestin1和Dvl结合能力增强了好几倍。
正常的GPCRs在被激动剂激活后募集β-arrestin,然而,对于Fz4来说,在受Wnt5A 刺激后,Dvl募集β-arrestin。
Fz4-GFP的内吞通过网格蛋白包被小体途径实现,利用反义RNA 干扰β-arrestin2基因阻止了Fz4-GFP的内吞,提示激活Fz4受体可以导致蛋白激酶C(Protein kinase C, PKC)介导的Dvl磷酸化,最终使β-arrestin募集到受体-Dvl复合体上,引起Fz4受体的内吞[15]。
4. β-arrestin对细胞信号转导的作用:4.1 通过激酶的信号转导尽管β-arrestin蛋白是在减弱受体信号转导的背景中发现的,但是最近发现,β-arrestin也可以从其要“脱敏”的特定受体上启动信号转导。
随后,与任一或同时两个β-arrestin亚型结合的激酶或其他调节蛋白被不断发现。
由此,β-arrestin成为了Src家族酪氨酸激酶的调节因子,也是一些细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated protein kinase, ERK)、c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)和p38丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)途径受体的调节平台[16]。
4.2 β-arrestin和非受体酪氨酸激酶的关系许多GPCRs介导依赖Ras活化的促有丝分裂信号通路,需要Src家族非受体酪氨酸激酶的募集和活化。
在募集到细胞膜后,c-Src酪氨酸激酶磷酸化衔接蛋白Shc,导致Ras转化因子Sos和其衔接蛋白Grb2的募集,激活Ras、Raf-1、MEK1,最终导致ERK1/2的活化。
在证实c-Src募集到细胞膜上是受异丙肾上腺素激活并依赖β-arrestin的研究中发现β-arrestin充当了信号接头。
C-Src上有两个区域可以与β-arrestin结合,SH3区域(Src同源3)与β-arrestin上富含脯氨酸的区域作用,激酶SH1区域与β-arrestin的N末端区域结合。
无活性的c-Src突变体(K298M,在ATP的结合位点上发生点突变)只包含了SH1区域(250-536残基),可以和β-arrestin结合,但不能募集到细胞膜上。
异丙肾上腺素激活β2AR导致细胞膜上发动蛋白两个氨基酸残基Tyr231和Tyr597发生c-Src介导的酪氨酸磷酸化,这是β2AR内吞和异丙肾上腺素激活的ERK介导的磷酸化所必需的[17]。