g蛋白偶聯(lián)受體ppt課件

1、制作者：第8小組,G-protein coupled receptor,G蛋白偶聯(lián)受體的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng),組長(zhǎng)：吳緯宇； PPT：羅紫丹；講解：劉聯(lián)彬；資料收集：張雷、施佩、賀韻如,G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)特征,由一條多肽鏈組成，其中帶有7個(gè)跨膜α螺旋區(qū)域。其氨基末端朝向細(xì)胞外（有4個(gè)胞外區(qū)）而羧基朝向細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)（有4個(gè)胞內(nèi)區(qū)）。在氨基的末端帶有一些糖基化位點(diǎn)，而在細(xì)胞內(nèi)基質(zhì)的第三個(gè)羧基末端各有一個(gè)在蛋白激酶催化下發(fā)生磷酸化的位點(diǎn)。,作用機(jī)

2、理,受體與細(xì)胞外信息分子結(jié)合，并不是直接與細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的效應(yīng)酶(器)作用。2.通過(guò)與效應(yīng)酶(器)偶聯(lián)的起信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的鳥苷酸結(jié)合蛋白(G蛋白)調(diào)節(jié)效應(yīng)酶(器)的活性。3.通過(guò)第二信使(胞內(nèi)信使)引起細(xì)胞的各種生物效應(yīng),包括生長(zhǎng)分裂、代謝、游走、吞噬、分泌、收縮和電活動(dòng)等。,G蛋白（GTP binding proteins）,有能與GTP(三磷酸鳥苷)結(jié)合的蛋白質(zhì)都可以稱為"G蛋白"研究信號(hào)傳遞時(shí)特指與細(xì)胞表面

3、受體偶聯(lián)的異三聚體G蛋白（heterotrimeric GTP binding protein）,G蛋白的結(jié)構(gòu),由αβγ三種蛋白亞基組成。在G蛋白的三個(gè)亞基中，β和γ以異二聚體存在，α亞基和βγ亞基分別通過(guò)共價(jià)結(jié)合脂分子錨定于質(zhì)膜上。,G蛋白分類,Gs和Gi的區(qū)別主要是α亞基的不同，而βγ亞基相同。受體通過(guò)Gsa能激活腺苷酸環(huán)化酶，而通過(guò)Gia則抑制腺苷酸環(huán)化酶，G蛋白能使受體和腺苷酸環(huán)化酶偶聯(lián)，把細(xì)胞外的信號(hào)轉(zhuǎn)換為細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)

4、。Gp型則是主要作用于磷脂酶C，參與IP3 、DG的調(diào)節(jié)。,刺激型G蛋白（Stimulating type G protein,Gs）抑制型G蛋白（Inhibited type G protein,Gi）磷脂酶C型G蛋白(PI-PLC G protein,Gp),G蛋白活性的變化,(1)配體與受體結(jié)合(2)受體活化G蛋白(3)G蛋白激活或抑制細(xì)胞中的效應(yīng)分子(4)效應(yīng)分子改變細(xì)胞內(nèi)信使的含量與分布(5)細(xì)胞內(nèi)信使

5、作用于相應(yīng)的靶分子，從而改變細(xì)胞的代謝過(guò)程及基因表達(dá)等功能,異質(zhì)G蛋白介導(dǎo)的生理效應(yīng),cAMP（胞內(nèi)第二信使）信號(hào)途徑,激動(dòng)劑信號(hào)與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合后導(dǎo)致受體構(gòu)象改變，其上與Gs結(jié)合位點(diǎn)暴露受體與Gs在膜上擴(kuò)散導(dǎo)致兩者結(jié)合，形成受體-Gs復(fù)合體后，Gsα亞基構(gòu)象改變，排斥GDP，結(jié)合了GTP而活化α亞基從而與βγ亞基解離，同時(shí)暴露出與腺苷酸環(huán)化酶(adenylate cyclase， AC)結(jié)合位點(diǎn)α亞基與環(huán)化酶結(jié)合而使后者活化

6、，利用ATP生成cAMP,【另外，于Gs的作用相反，抑制劑的信號(hào)則是與抑制型受體（Ri）結(jié)合，引起Gi的α亞基與βγ亞基解離從而被激活。Giα-GTP一方面直接抑制腺苷酸環(huán)化酶，另一方面游離的βγ亞基在膜上可與Gsa結(jié)合成非活性的Gs蛋白，從而間接的抑制環(huán)化酶，且后者的抑制作用比前者的強(qiáng)】5. cAMP產(chǎn)生后，與依賴cAMP的蛋白激酶（PKA）的調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，并使PKA的調(diào)節(jié)亞基和催化亞基分離，活化催化亞基6. 催化亞基將代

7、謝途徑中的一些靶蛋白中的絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化，將其激活或鈍化。7. 被磷酸化共價(jià)修飾的靶蛋白往往是調(diào)節(jié)酶或重要功能蛋白，因而可以介導(dǎo)胞外信號(hào)，調(diào)節(jié)細(xì)胞反應(yīng)。,cAMP信號(hào)的終止,該途徑的信號(hào)解除有兩種方式: ● 通過(guò)cAMP磷酸二酯酶(cAMP phosphodiesterase,PDE)將cAMP的環(huán)破壞,形成5＇-AMP。 ● 通過(guò)抑制型的信號(hào)作用于Ri,然后通過(guò)Gi起作用。Gi蛋白被激活后，GTP同Gi蛋白的α亞

8、基結(jié)合，Gi的α亞基與Giβγ復(fù)合物分離，并在細(xì)胞膜的胞質(zhì)面進(jìn)行擴(kuò)散；當(dāng)Gi的α亞基與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合后則抑制其活性；而Giβγ復(fù)合物則可同激活型的Gsα作用，阻止它去激活腺苷酸環(huán)化酶。,蛋白激酶（PKA）的激活,cGMP信號(hào)途徑,1.激動(dòng)型G蛋白 激動(dòng)劑信號(hào)與受體結(jié)合→受體激活暴露出Gsa結(jié)合部位，Gsa被激活，受體構(gòu)想改變（GDP→GTP）→α亞基與βγ亞基解離，暴露出與GC的結(jié)合位點(diǎn)同時(shí)信號(hào)受體復(fù)合物也與Gs分離?；?/p>

9、化的Gsa+GC→GC被激活→催化ATP→cGMPcGMP濃度增加，PKG被激活→蛋白質(zhì)磷酸化，引起細(xì)胞效應(yīng)（可溶性GC的活性需要NO激活，NO活化cGMP進(jìn)而刺激PKG使血管平滑肌松弛和血管舒張） GTP與α亞基結(jié)合幾秒鐘后，被水解成GDP，α亞基恢復(fù)構(gòu)想，αβγ結(jié)合恢復(fù)到靜息狀態(tài)下的G蛋白，GC失活。,2.抑制性G蛋白與Gs作用相反，抑制劑信號(hào)+Ri受體→Gi的α

10、 ↗Gia的GTP抑制GC亞基與βγ的亞基解離而被活化 ↘Gi的α與βγ解離后，游離

11、 的βγ在膜上與Gs結(jié) 合成 非活性的Gs，抑制GC PKG只要通過(guò)作用于組蛋白，磷酸化激酶，糖原合成酶，丙酮酸激酶等。另一種作用方式是通過(guò)磷酸轉(zhuǎn)移酶使自身磷酸化，通過(guò)抑制形式調(diào)節(jié)。,受體-G蛋白PLC途徑,胰島素、縮宮素、催乳素，以及

12、下丘腦調(diào)節(jié)肽等與膜受體結(jié)合經(jīng)G蛋白偶聯(lián)---激活膜內(nèi)效應(yīng)器酶——磷脂酶C（PLC）磷脂酰二磷酸肌醇（PIP2）分解，生成三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油（DG）IP3和DG作為第二信使，在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮信息傳遞作用。,,1.細(xì)胞外分子+G蛋白偶聯(lián)受體→磷酸酶C激活→磷酸磷脂?；狻?,4,5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油(DG)【第二信使】→細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)信號(hào)。2.IP3與受體結(jié)合→鈣通道 啟動(dòng)→Ga+到細(xì)胞中去，細(xì)胞基

13、質(zhì)Ga+濃度↑→各種依賴Ga+的蛋白質(zhì)活化→細(xì)胞反應(yīng),CAM（失活）與Ga+結(jié)合→有活性的Ga+—CAM復(fù)合物→蛋白激酶or磷酸酶激活→靶蛋白磷酸化→生物效應(yīng)Ga+↑→蛋白激酶（非活性）活性化PKC(親水性的催化活性中心一個(gè)，疏水的與膜結(jié)合區(qū)一個(gè))平時(shí)分布在細(xì)胞質(zhì)中，活化后可使蛋白質(zhì)絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化。 Ga+可視為第三信使。,視覺感受器中的G蛋白,黑暗條件下視桿細(xì)胞(或視錐細(xì)胞)中cGMP濃度較高，cGMP門控鈉離子通道開

14、放，鈉離子內(nèi)流，引起膜去極化，突觸持續(xù)向次級(jí)神經(jīng)元釋放遞質(zhì)。視紫紅質(zhì)（rhodopsin, Rh）為7次跨膜蛋白，含一個(gè)11順-視黃醛。是視覺感受器中的G蛋白偶聯(lián)型受體，光照使Rh視黃醛的構(gòu)象變?yōu)榉词剑琑h分解為視黃醛和視蛋白（opsin），構(gòu)象改變的視蛋白激活G蛋白（transducin, Gt），G蛋白激活cGMP磷酸二酯酶，將細(xì)胞中的cGMP水解。從而關(guān)閉鈉通道，引起細(xì)胞超極化，產(chǎn)生視覺。可見胞內(nèi)cGMP水平下降的負(fù)效應(yīng)信號(hào)起傳

15、遞光刺激的作用,視覺,化學(xué)感受器中的G蛋白(嗅覺),氣味分子與化學(xué)感受器中的G蛋白偶聯(lián)型受體結(jié)合，可激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生cAMP，開啟cAMP門控陽(yáng)離子通道（cAMP-gated cation channel），引起鈉離子內(nèi)流，膜去極化，產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng)，最終形成嗅覺或味覺。,嗅覺,視覺感受器的換能反映可表述為：光信號(hào)→Rh激活→Gt活化→cGMP磷酸二酯酶激活→胞內(nèi)cGMP減少→Na+離子通道關(guān)閉→離子濃度下降→膜超極化→神經(jīng)遞質(zhì)釋放