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g蛋白偶聯受體介導的信號通路特點

日期:2023-05-23 11:34:05


    G蛋白偶聯受體(G protein-coupled receptor,GPCR)是存在于細胞膜上的受體,它與許多內外源性信號分子相互作用,在細胞內介導許多生理過程。如視覺、味覺、嗅覺、神經遞質釋放、血壓調節、免疫反應等。其包括許多不同的亞型,其共有的結構特點是跨越細胞膜七次,因此被稱為七膜通道受體(7TM)。GPCR的功能在細胞內通路中被廣泛調控,其中最重要的是G蛋白介導的信號轉導。

G蛋白偶聯受體


 
分子結構和分類
 
    GPCR受體由單個多肽鏈組成,它跨越了細胞膜7次,前后端都在胞外,內部在細胞內。不同的GPCR受體在氨基酸序列結構上具有顯著的差異。GPCR受體可分為三大家族:Rhodopsin家族、Secretin家族和Glutamate家族,每個家族根據氨基酸序列及功能特征可進一步劃分出多個子亞型。
 
G蛋白偶聯受體的信號轉導機制
 
    G蛋白介導的信號轉導是GPCR受體介導的主要途徑,它涉及到G蛋白的激活、分離、復合等過程。
 
    G蛋白分為3類(Gs、Gi/Go、Gq/11)和若干個亞型。分別與不同的GPCR結合起來,使其對于不同的信號分子具有不同的響應。Gs型G蛋白與腺苷酸環化酶(adenylate cyclase,AC)結合促使其活性化,催化ATP合成環化腺苷酸(cAMP);Gi/Go型G蛋白則抑制AC的活性,從而減少cAMP水平;Gq/11型G蛋白能夠刺激磷脂酰肌醇酰轉移酶(phospholipase C,PLC)的活性,催化PIP2(磷脂酰肌醇雙磷酸)水解形成DAG(二酰甘油)和IP3(肌醇三磷酸),從而引發一系列下游反應。
 
上述的G蛋白介導的信號轉導機制,總結如下:
 
    G蛋白性質 G蛋白亞型 G蛋白激活后的效應
    Gs型 Gαs 促使Adenylate cyclase(AC)活化,增加cAMP水平
    Gi/Go型 Gαi/Gαo 抑制AC活性,降低cAMP水平
    Gq/11型 Gαq/Gα11 刺激PLC的活性,導致PIP2水解成形成DAG和IP3,釋放Ca2+
 
GPCR調控下游信號級聯反應的機制
 
    除了G蛋白介導的信號轉導外,GPCR還通過多種途徑調控下游信號級聯反應,包括酪氨酸激酶、酰基轉移酶等非G蛋白的信號傳導通路。
 
    蛋白激酶的信號通路是GPCR調控的常見途徑之一。在這個通路中,GPCR受體通過激活或抑制酪氨酸激酶的活性來影響下游信號級聯反應。酰基轉移酶(Arrestin)也是GPCR調控下游信號級聯反應的重要途徑。Arrestin能夠與GPCR受體結合,從而阻止其進一步的G蛋白介導的信號傳導,同時激活其他信號通路。
 
    GPCR受體是非常重要的信號傳導效應器,在細胞內上下游反應級聯中起重要作用。對GPCR偶聯G蛋白的信號轉導和調控途徑的了解深入,為新藥物的開發和治療提供了更好的基礎。


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