g蛋白耦聯(lián)受體

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1、G蛋白及其偶聯(lián)信號(hào)傳導(dǎo)途徑的研究進(jìn)展作者：陳巨蓮1*?Ge-zhi?WENG?倪漢祥一來(lái)源：生物導(dǎo)航2003-10-11:27:00G蛋白及其偶聯(lián)信號(hào)傳導(dǎo)途徑的研究進(jìn)展陳巨蓮1*Ge-zhiWENG2倪漢祥一1（中國(guó)農(nóng)科院植保所，北京100094）2（紐約大學(xué)西奈山醫(yī)學(xué)中心藥理系，紐約NY10029）摘要?G蛋白偶聯(lián)信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)是一類重要的細(xì)胞跨膜信號(hào)傳導(dǎo)途徑之一。在有關(guān)生化及藥理的醫(yī)學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)許多藥劑都是通過(guò)G蛋白偶聯(lián)信號(hào)傳導(dǎo)途徑對(duì)動(dòng)物起作用的。對(duì)G蛋白結(jié)構(gòu)與功能的系統(tǒng)研究是新型藥劑研制與開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。G蛋白在物種進(jìn)化過(guò)程中具有高度保守性，植物與昆蟲(chóng)中的G蛋

2、白及其偶聯(lián)組份研究將有助于明確作物抗病蟲(chóng)機(jī)理以及昆蟲(chóng)毒理。關(guān)鍵詞G蛋白及其偶聯(lián)組份，植物和昆蟲(chóng)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)，G蛋白結(jié)構(gòu)與功能中圖分類號(hào)?Q512???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?C???文章編號(hào)???1000-3061(2001)02-0113-05???細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)是所有活生物體具有的一種十分重要的生理功能。80年代，Rodbell等發(fā)現(xiàn)跨膜信號(hào)傳導(dǎo)需要GTP的存在；后來(lái)，Gilman等人發(fā)現(xiàn)Gs(刺激型G蛋白)在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑中的作用及其功能，兩人并由此于1994年獲諾貝爾醫(yī)學(xué)生理學(xué)獎(jiǎng)。大量研究還發(fā)現(xiàn)G蛋白偶聯(lián)信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)是一類重要的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑，其在高等動(dòng)物、簡(jiǎn)單

3、真核生物、昆蟲(chóng)及植物中普遍存在。目前對(duì)該系統(tǒng)各組份的不斷研究和已成為生物化學(xué)和分子生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。1?G蛋白的基本結(jié)構(gòu)和種類1.1?G蛋白????G蛋白(Gprotein/GTPbindingprotein)是能與鳥(niǎo)嘌呤核苷酸結(jié)合，具有水解GTP生成GDP，即具有GTP酶(GTPase)活性的蛋白。G蛋白是一個(gè)超級(jí)家族(GTP-bindingproteinssuperfamily),包括膜受偶聯(lián)的異源三聚體G蛋白(HeterotrimericGTPbindingprotein).異源三聚體G蛋白，分子量大(100kD左右)，是受鳥(niǎo)嘌呤核苷酸調(diào)控的超級(jí)家族

4、的信號(hào)傳導(dǎo)分子；而小G蛋白，分子量小(20-30kD),為單體，可能號(hào)傳導(dǎo)無(wú)直接聯(lián)系。本文僅對(duì)與信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)的源三聚體G蛋白研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。1.2?基本結(jié)構(gòu)????異源三聚體G蛋白在SDS電泳圖上可看到α、β、γ3種亞基。α亞基單體分子量為39-52kD和6-10kD;不同的G蛋白由不同的基因編碼。β、γ亞基盡管是兩個(gè)不同基因的產(chǎn)物，但在自然狀態(tài)下，β與γ亞基以非共價(jià)緊密結(jié)合，只有在變性條件下才能分開(kāi)。G蛋白在結(jié)構(gòu)上盡管滑跨膜蛋白的特點(diǎn)，但它們可以通過(guò)其亞基上氨基酸殘基的脂化修飾將其錨定在細(xì)胞膜上。1.3?種類：????G蛋白的分類最初是以其對(duì)靶霉作用結(jié)果為

5、依據(jù)的，例如激活腺苷酸環(huán)化酶的G蛋白稱為刺激型G蛋白(Gs)。目前已把G蛋白的結(jié)構(gòu)、氨基酸序列及其進(jìn)化相似性與功能等結(jié)合起來(lái)作為分類依據(jù)。身心健康為止已分離鑒定的G蛋白有4個(gè)主要類型，至少有21種不同的α亞基，5種β亞基和8種γ亞基。2?G蛋白偶聯(lián)的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)及各組份的結(jié)構(gòu)和功能??G蛋白偶聯(lián)的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)由G蛋白偶聯(lián)受proteincoupledrecptors即GPRs)、G蛋白和效應(yīng)器(Effector)分子組成。G蛋白是一個(gè)分子開(kāi)關(guān)，傳導(dǎo)由GPRs接收的信號(hào)，再以G蛋白解離亞基作為傳導(dǎo)物，活化相應(yīng)酶和離子通道，產(chǎn)生重要的第二信使，從而引起胞內(nèi)相應(yīng)的生

6、物反應(yīng)。當(dāng)牧民的活化劑存在時(shí)，活化的受體激活特異的G蛋白，催化α亞基結(jié)合的鳥(niǎo)苷二磷酸(GDP)轉(zhuǎn)變?yōu)轼B(niǎo)苷三磷酸(GTP)，從而α亞基構(gòu)象改變，降低α亞基和βγ亞基的親和力，使三聚體分離為Gα(GTP)和Gβγ。解離的Gα(GTP)和Gβγ通過(guò)直接調(diào)控下游各自的效應(yīng)器將信號(hào)傳到細(xì)胞細(xì)胞核中；當(dāng)Gα亞基與GDP結(jié)合時(shí)，再結(jié)合Gβγ，抑制信號(hào)傳導(dǎo)。G蛋白直接調(diào)控腺苷酸環(huán)化酶(Adenylylcyclase)、磷脂酶C(Phospholipase,C)、Ca2+、K+通道以及β腎上腺素受體激酶等。GPR、G蛋白和效應(yīng)器的不斷發(fā)現(xiàn)，已成為兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)的研究熱點(diǎn)[2,4]

7、。2.1G蛋白偶聯(lián)受體（GPRs）的結(jié)構(gòu)和功能???GPRs是一類重要的細(xì)胞表面受體，跨過(guò)細(xì)胞雙磷脂層，并能傳導(dǎo)各種細(xì)胞外信號(hào)的蛋白質(zhì)超家族。圖1所示GPRs的特點(diǎn)是有7個(gè)序列高度相似的疏水跨膜區(qū)域（Transmem-branedomain,TMDs）的多肽，具有結(jié)合并激活G蛋白的能力。GPR與G蛋白的偶聯(lián)區(qū)位于受體胞內(nèi)區(qū)。而GPR與配體相互作用和特異性決定的重要場(chǎng)所在離質(zhì)膜最近的跨膜區(qū)域以及C-末端離膜近端的特異區(qū)域。因此胞內(nèi)環(huán)區(qū)域在確定受體對(duì)G蛋白的選擇性、G蛋白與受體的相對(duì)親和力、以及在活化受體和傳遞信號(hào)等方面具有重要意義。2.2G蛋白各亞基結(jié)構(gòu)和功能關(guān)

8、系2.2.1Gα亞基：Gα(GTP)亞