G 蛋白偶联受体介导的信号通路_图文.ppt

千里之行 始于足下1途径一：激活离子通道的G 蛋白偶联受体所介导的信号通路G 蛋白偶联受体介导的信号转导受体：G 蛋白结构三个亚基组成G α：分子开关锚定在膜上G β、G γ：二聚体形式，锚定在膜上7次跨膜α螺旋（右图上）N 端在胞外、C 端在胞内激活的普遍机制（右图下）根据效应蛋白分类1、激活离子通道的G 蛋白偶联受体2、激活或抑制腺苷酸环化酶，以cAMP 为第二信使的G 蛋白偶联受体3、激活磷脂酶C ，以IP 3和DGA 作为双信使的G 蛋白偶联受体三类方式比较千里之行 始于足下2图⑤ 图⑥典型例子心肌细胞M 乙酰胆碱受体激活G 蛋白开启K +通道附图p168（下图⑤）Gt 蛋白偶联的光敏感受体的活化诱发cGMP 门控阳离子通道的关闭附图p168（下图⑥）第二信使：cGMP千里之行 始于足下 3途径二：激活或抑制腺苷酸环化酶的G 蛋白偶联受体环化酶的G 蛋白偶联受体刺激AC 的物质肾上腺素、胰高血糖素、促肾上腺皮质激素受体：刺激性激素受体（Rs ），Gs α抑制AC 的物质前列腺素、腺苷受体：抑制性激素受体（Ri ），Gi αACAC 结构12次跨膜蛋白C 端与N 端均在细胞内胞质侧有两个大的相似的结构域，跨膜区有两个整合结构域AC 功能在Mg 2+或Mn 2+存在下，催化ATP 生成cAMP蛋白激酶A （PKA ）未激活状态2个调节亚基与2个催化亚基结合激活状态激活物：cAMP调节亚基与催化亚基分开图⑦4 千里之行始于足下图⑧ 图⑨图115千里之行始于足下6 千里之行始于足下千里之行 始于足下7激活磷脂酶C 、以IP 3和DGA 作为双信使G 蛋白偶联受体介导的信号通路 图10第三条途径双信使(图10)来源磷脂酰肌醇(PI)代谢(图11)双信使介绍肌醇三磷酸(IP 3)机制与内质网上IP 3R 结合，开放Ca 2+通道功能引发贮存在内质网中的Ca 2+转移到细胞质基质中，使胞质中Ca 2+浓度升高二酰甘油(DAG)机制激活蛋白激酶C(PKC)降解DAG 激酶磷酸化后进入磷脂肌醇代谢DAG 脂酶水解成单酰甘油DAG 的维持原因细胞增殖、分化需要维持DAG 活性生成途径磷脂酶催化膜上磷脂酰胆碱断裂产生DAG蛋白激酶C(PKC)(图12)激活的信号分子与细胞分泌、肌肉收缩、细胞增殖、分化有关的信号分子作用途径一：磷酸化MAP 激酶途径二：磷酸化一种抑制蛋白8 千里之行始于足下千里之行 始于足下9激活离子通道的G 蛋白偶联受体激活/抑制腺苷酸环化酶的G 蛋白偶联受体 激活磷脂酶C 的G 蛋白偶联受体心肌细胞上K +通道的启闭 视杆细胞的光受体启闭效应蛋白 G 蛋白 PDE 腺苷酸环化酶(AC) 磷脂酶C(PLC)第二信使 无 cGMP cAMP IP 3、DAG生物学功能调节心肌细胞内外K +浓度，影响心肌收缩频率生物感光 调节肝细胞和肌细胞糖原代谢，对真核细胞基因表达调控 调节基因表达，与肌肉收缩、细胞增殖、分化有关图1210 千里之行始于足下。

细胞效应
IP3（+DAG）
Ca2+通道 Ca2 + Ca2+-PKC
Ca2+-DAG-PKC 关键酶
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。
G蛋白异三聚体的分子结构
GTP激活锚定于细胞膜胞质面的腺苷酸环化酶（AC）。 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 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αβγ三个亚单位为组成，βγ二聚体通过共价键结合结 合于膜上起稳定α亚基的作用，而α亚基本身具有GTP酶活性； G蛋白按活性分类：兴奋性G蛋白(Gs)、抑制性G蛋白（Gi） 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 G蛋白在信号转导中主要有两类: 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 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。 另一类是存在于不同的细胞部位的小分子量G蛋白 ，也称为“小G蛋白”，由一条肽链组成， G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor, GPCR)又称蛇型受体。 腺苷酸环化酶催化ATP合成cAMP。 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 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。 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 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αβγ三个亚单位为组成，βγ二聚体通过共价键结合结 合于膜上起稳定α亚基的作用，而α亚基本身具有GTP酶活性； （4）下游信号转导蛋白结合位点（5）GTPase活性中心 GTP激活锚定于细胞膜胞质面的腺苷酸环化酶（AC）。

补充
• G蛋白按活性分类：兴奋性G蛋白(Gs)、抑制性G蛋白（Gi） • DAG(甘油二酯)、IP3（1,4,5-三磷酸肌醇）、PIP2（4,5-
二磷酸磷脂酰基醇）、PLC（磷脂酶C）、NAD（1-萘乙 酰胺） • cAMP环腺苷酸、蛋白质（KD;分子量1KD=1000，D即道 尔顿，数值上就等于相对分子量，） • GTPase(ase,酶)
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
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。
小G蛋白
三聚体G蛋白
功能位点
（1）GTP/GDP结合位点（2） GTPase活性中心（3）衔接蛋白结 合位点（4）下游信号转导蛋白结 合位点
（1）C端的GPCR结合位点；（2） N端的Gβγ二聚体结合位点；（3） GTP/GDP结合位点；（4）下游信号 转导蛋白结合位点（5）GTPase活 性中心
2、G蛋白的概论
• G蛋白的发现与意义 • Rodbell(马丁·罗德贝尔)等在20世纪70年代发现跨膜信号
传道需要GTP的存在 • 1977年，Gilman吉尔曼发现了G蛋白。 • 1981年，Gilman纯化了G蛋白。 • 1994年，Gilman和Rodbell获医学和生物学诺贝尔奖。
G蛋白分类
• 化学信号
GPCR
Gs
AC
cAMP
• PKA
关键酶/功能蛋白
细胞效应
Ca离子与蛋白激酶C（PKC）、钙调蛋白依 赖性蛋白激酶介导的信号传导

小G蛋白
三聚体G蛋白
功能位点
（1）GTP/GDP结合位点（2） GTPase活性中心（3）衔接蛋白结 合位点（4）下游信号转导蛋白结 合位点
（1）C端的GPCR结合位点；（2） N端的Gβγ二聚体结合位点；（3） GTP/GDP结合位点；（4）下游信号 转导蛋白结合位点（5）GTPase活 性中心
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
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。
化学信号 Gq 磷脂酶C
Ca2+通道 Ca2 + Ca2+-PKC
关键酶或功能蛋白
细胞效应
IP3（+DAG） Ca2+-DAG-PKC
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α 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
G蛋白偶联受体介导的信号通路
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。