g蛋白耦聯(lián)受體

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1、G蛋白及其偶聯(lián)信號傳導途徑的研究進展作者：陳巨蓮1*?Ge-zhi?WENG?倪漢祥一來源：生物導航2003-10-11:27:00G蛋白及其偶聯(lián)信號傳導途徑的研究進展陳巨蓮1*Ge-zhiWENG2倪漢祥一1（中國農科院植保所，北京100094）2（紐約大學西奈山醫(yī)學中心藥理系，紐約NY10029）摘要?G蛋白偶聯(lián)信號傳導系統(tǒng)是一類重要的細胞跨膜信號傳導途徑之一。在有關生化及藥理的醫(yī)學研究中發(fā)現(xiàn)許多藥劑都是通過G蛋白偶聯(lián)信號傳導途徑對動物起作用的。對G蛋白結構與功能的系統(tǒng)研究是新型藥劑研制與開發(fā)的基礎。G蛋白在物種進化過程中具有高度保守性，植物與昆蟲中的G蛋

2、白及其偶聯(lián)組份研究將有助于明確作物抗病蟲機理以及昆蟲毒理。關鍵詞G蛋白及其偶聯(lián)組份，植物和昆蟲細胞信號傳導，G蛋白結構與功能中圖分類號?Q512???文獻標識碼?C???文章編號???1000-3061(2001)02-0113-05???細胞信號傳導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)跨膜信號傳導需要GTP的存在；后來，Gilman等人發(fā)現(xiàn)Gs(刺激型G蛋白)在細胞信號傳導途徑中的作用及其功能，兩人并由此于1994年獲諾貝爾醫(yī)學生理學獎。大量研究還發(fā)現(xiàn)G蛋白偶聯(lián)信號傳導系統(tǒng)是一類重要的細胞信號傳導途徑，其在高等動物、簡單

3、真核生物、昆蟲及植物中普遍存在。目前對該系統(tǒng)各組份的不斷研究和已成為生物化學和分子生物學領域的研究熱點。1?G蛋白的基本結構和種類1.1?G蛋白????G蛋白(Gprotein/GTPbindingprotein)是能與鳥嘌呤核苷酸結合，具有水解GTP生成GDP，即具有GTP酶(GTPase)活性的蛋白。G蛋白是一個超級家族(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)，是受鳥嘌呤核苷酸調控的超級家族

4、的信號傳導分子；而小G蛋白，分子量小(20-30kD),為單體，可能號傳導無直接聯(lián)系。本文僅對與信號傳導有關的源三聚體G蛋白研究進展進行綜述。1.2?基本結構????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亞基盡管是兩個不同基因的產物，但在自然狀態(tài)下，β與γ亞基以非共價緊密結合，只有在變性條件下才能分開。G蛋白在結構上盡管滑跨膜蛋白的特點，但它們可以通過其亞基上氨基酸殘基的脂化修飾將其錨定在細胞膜上。1.3?種類：????G蛋白的分類最初是以其對靶霉作用結果為

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蛋白的結構、氨基酸序列及其進化相似性與功能等結合起來作為分類依據(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)的信號傳導系統(tǒng)及各組份的結構和功能??G蛋白偶聯(lián)的信號傳導系統(tǒng)由G蛋白偶聯(lián)受proteincoupledrecptors即GPRs)、G蛋白和效應器(Effector)分子組成。G蛋白是一個分子開關，傳導由GPRs接收的信號，再以G蛋白解離亞基作為傳導物，活化相應酶和離子通道，產生重要的第二信使，從而引起胞內相應的生

6、物反應。當牧民的活化劑存在時，活化的受體激活特異的G蛋白，催化α亞基結合的鳥苷二磷酸(GDP)轉變?yōu)轼B苷三磷酸(GTP)，從而α亞基構象改變，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通過直接調控下游各自的效應器將信號傳到細胞細胞核中；當Gα亞基與GDP結合時，再結合Gβγ，抑制信號傳導。G蛋白直接調控腺苷酸環(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蛋白和效應器的不斷發(fā)現(xiàn)，已成為兩個世紀以來的研究熱點[2,4]

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

8、系2.2.1Gα亞基：Gα(GTP)亞