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  • 细胞生物学:蛋白的结构与功能

    作者:jaminsu    文章来源:医学教育网    点击数:    更新时间:2007-8-12

      蛋白偶联受体及信号转导

      细胞质膜上最多,也是最重要的信号转导系统是由G-蛋白介导的信号转导。这种信号转导系统有两个重要的特点:①系统由三个部分组成:7次跨膜的受体、G蛋白和效应物(酶); ②产生第二信使。

      5.2.1 G蛋白的结构与功能

      G蛋白,即GTP结合蛋白(GTP binding protein),参与细胞的多种生命活动,如细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡运输、微管组装、蛋白质合成等。

      ■ 异源三体G蛋白(heterotrimeric G protein)的结构组成医学教育网

      G蛋白偶联系统中的G蛋白是由三个不同亚基组成的异源三体,三个亚基分别是α、β、γ, 总相对分子质量在100kDa左右。G蛋白有多种调节功能, 包括Gs和Gi对腺苷酸环化酶的激活和抑制、对cGMP磷酸二酯酶的活性调节、对磷酯酶C的调节、对细胞内Ca2+浓度的调节等, 此外还参与门控离子通道的调节(表5-2)。

    表5-2 某些G蛋白的功能

    效应物 G蛋白 作用
    腺苷酸环化酶 Gs 激活酶活性
    Gi 抑制酶活性
    K+离子通道 Gi 打开离子通道
    磷脂酶C Gp 激活酶活性
    cGMP磷酸二脂酶 Gt 激活酶活性

      ● G蛋白循环(G protein cycle)

      在G蛋白偶联信号转导系统中, G蛋白能够以两种不同的状态结合在细胞质膜上。一种是静息状态,即三体状态; 另一种是活性状态, G蛋白由非活性状态转变成活性状态,尔后又恢复到非活性状态的过程称为G蛋白循环(G protein cycle,图5-23)。G蛋白的这种活性转变与三种蛋白相关联:

      ● GTPase激活蛋白(GTPase-activating protein,GAPs)

      ● 鸟苷交换因子(guanine nucleotide-exchange factors,GEFs)

      ● 鸟苷解离抑制蛋白(guanine nucleotide-dissociation inhibitors,GDIs)

    图5-23 G蛋白循环

      G蛋白与GDP结合时是非活性状态,如果无活性的G蛋白与GDI结合,则处于被抑制状态(无活性),如果G蛋白与GEF相互作用,将GDP换成了GTP,G蛋白则被激活,可启动下游反应。处于活性状态的G蛋白与GTPase激活蛋白(GAP)相互作用,会激活GTPase,使GTP水解成GDP, 此时的G蛋白又恢复到无活性状态。  

      ■ G蛋白的信号转导作用[医学教 育网 搜集整理]

      在G蛋白偶联受体的信号转导中G蛋白起重要作用, 它能够将受体接受的信号传递给效应物, 产生第二信使,进行信号转导, 某些G蛋白可直接控制离子通道的通透性(图(图5-24)。一个典型的例子是通过神经递质乙酰胆碱调节心肌收缩。

    图5-24 G蛋白偶联受体能够激活心肌质膜的K+离子通道打开

    (a)神经递质乙酰胆碱与心肌细胞的膜受体结合,使得G蛋白的α亚基与β、γ亚基分开;(b)激活的β、γ亚基复合物同K+离子通道结合并将K+离子通道打开;(c)α亚基中的GTP水解,导致α亚基与β、γ亚基重新结合,使G蛋白处于非活性状态,使K+离子通道关闭。

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