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1、復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文G蛋白偶聯(lián)受體對(duì)GRK功能調(diào)控的研究姓名:李家立申請學(xué)位級(jí)別:博士專業(yè):神經(jīng)生物學(xué)指導(dǎo)教師:馬蘭20030517復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文G蛋白偶聯(lián)受體對(duì)GRK功能調(diào)控的研究蘊(yùn)星圍GPCR、G蛋白偶聯(lián)受體GRK,G蛋白偶聯(lián)受體激酶DOR,5-阿片受體wT_野生型5.阿片受體A31,羧基末端缺失的DOR突變體M3.T358A/T361A/S363GDOR突變體KOR,K-5可片受體MOR,p.-阿片受體HEK.人胚胎。腎細(xì)胞GFP,綠色熒光蛋白復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文G蛋白偶聯(lián)受體對(duì)GRK功能
2、調(diào)控的研究中文摘要G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)是一類重要的細(xì)胞表面受體。GPCR的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)主要由G蛋白介導(dǎo)。激動(dòng)劑的持續(xù)存在能引起GPCR的失敏,而激動(dòng)劑誘導(dǎo)的GPCR磷酸化和內(nèi)吞等是GPCR介導(dǎo)信號(hào)的負(fù)調(diào)控的主要機(jī)制。G蛋白偶聯(lián)受體激酶(GRK)是催化激動(dòng)劑誘導(dǎo)的GPCR磷酸化以及啟動(dòng)GPCR脫敏的關(guān)鍵激酶。已發(fā)現(xiàn)七種GRK(GRKI-?),其中GRK2和6RK3主要分布在細(xì)胞漿,GRK的功能受GPCR和G蛋白等多種因素的嚴(yán)格調(diào)控。已*flGRK2和GRK3只有與G蛋白腳亞單位結(jié)合后才能向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位
3、,而且GRK只有與激活的GPCR結(jié)合以后,才能被激活并產(chǎn)生催化活性。現(xiàn)有的GRK功能調(diào)控假說認(rèn)為:激動(dòng)劑激活GPCR后導(dǎo)致游離的G所二聚體釋放,隨后GRK與錨定在細(xì)胞膜上的Gp丫亞單位結(jié)合使GRK轉(zhuǎn)位至細(xì)胞膜并磷酸化GPCR。但這一假說尚未得到體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí),GRK向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位和催化受體磷酸化的具體機(jī)制也不清楚。本研究在人胚胎腎細(xì)胞系(HEK293)中以6一阿片受體(DOR)為模型探討了GPCR對(duì)GRK功能的調(diào)控機(jī)制,主要研究了激動(dòng)劑誘導(dǎo)的GRK與G蛋白偶聯(lián)受體和GRK與GBy的相互作用及其對(duì)GRK細(xì)胞
4、膜轉(zhuǎn)位;}EIGRK功能的影響。本研究結(jié)果表明:(1)激動(dòng)劑激活野生型DOR能誘導(dǎo)GRK2和受體的結(jié)合,使6RK2由細(xì)胞漿轉(zhuǎn)位至細(xì)胞膜并催化DOR發(fā)生磷酸化。而在表達(dá)DOR羧基末端缺失突變體△3L(不含有GRK磷酸化位點(diǎn))的細(xì)胞中,激動(dòng)劑的刺激不僅不能引起受體發(fā)生磷酸化,也不能誘導(dǎo)GRK2和受體的結(jié)合以及GRK2l_細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位。這一結(jié)果證明,DOR的羧基末端是決定GRK2與受體結(jié)合的關(guān)鍵區(qū)域,并提示GPCR與GRK的結(jié)合是激動(dòng)劑誘導(dǎo)GRK向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位的必要條件。(2)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,將DOR羧基
5、末端GRK磷酸化位點(diǎn)鄰近的酸性氨基酸突變?yōu)橹行园被?E355Q/D364N)后,激動(dòng)劑刺激不能誘導(dǎo)其與6RK2的結(jié)合,并且也不能引起GRK21BJ細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位及使受體發(fā)生磷酸化。而所有三個(gè)GRK磷酸化位點(diǎn)都突變的DOR(M3)盡管不能發(fā)生磷酸化,但在激動(dòng)劑刺激后能夠與-GRK2結(jié)合,并靂導(dǎo)GRK2Ifi]細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位。這些結(jié)果證明DOR的GRK磷酸化位點(diǎn)在GRK2與受體結(jié)合中不起重要作用,而其鄰近的酸性氨基酸殘基是受體結(jié)合GRK的關(guān)鍵位點(diǎn)。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在激動(dòng)劑刺激后,受體免疫復(fù)合物中彳i僅含有G
6、RK,而且可檢測出G0。G[37,_!J]E基在受體復(fù)合體中的存在取決于受體與GRK的相互作用。共表達(dá)GpY亞單位能促進(jìn)激動(dòng)劑誘導(dǎo)的GRK2和受體的結(jié)合以及6RK2向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位。而共表達(dá)能夠競爭結(jié)合G腳亞單位的Gc‘t或GRK2羧基末端能夠完全抑制激動(dòng)劑誘導(dǎo)的受體和GRK2彭J結(jié)合以及GRK2向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位。這些結(jié)果證明激動(dòng)荊刺激能誘導(dǎo)DOR—GRK2一G臥復(fù)合體形成,并且這種復(fù)合體的形成是激動(dòng)劑誘導(dǎo)的GRK2向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位及GRK發(fā)揮功能的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文G蛋白偶聯(lián)受體對(duì)GRK功能調(diào)控
7、的研完上述研究結(jié)果表明,G蛋白偶聯(lián)受體不僅僅是GRK的底物,而且還是調(diào)控GRK功能的一個(gè)重要的因素。激動(dòng)劑誘導(dǎo)的GPCR與GRK的結(jié)合是GRK向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位的必要條件之一:激動(dòng)劑能夠誘導(dǎo)GPCR、GRK、GBY在細(xì)胞膜上形成復(fù)合體,這種GPCR—GRK—Gc臥復(fù)合體的形成是GRK向細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位及發(fā)揮催化功能的必要條件。關(guān)鍵詞:G蛋白偶聯(lián)受體激酶,阿片受體,G所,膜轉(zhuǎn)位,GPCR—GRK—GDY復(fù)合體,受體與GRK相互作用4復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文G蛋白偶聯(lián)受體對(duì)GRK功能調(diào)控的研究AbstractGprote
8、in—coupledreceptorkinases(GRKs)catalyzeagonist—inducedreceptorphosphorylationOilthemembraneandinitiatereceptordesensitization.PreviousinvitrostudieshaveshownthatthebindingofGRKtomembrane—associatedG13Tsubunitsplaysanimportantrole