G蛋白偶联受体介导的信号通路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,G蛋白偶联受体介导的信号传递,1,一、G蛋白,1.G蛋白定义,G蛋白简称：鸟苷酸结合蛋白；是指能与GTP或GDP结合，,是（G蛋白偶联）受体与效应酶（酶或离子通道）之间的中介物质，是一种酶，在反应过程中与GTP结合故称为G蛋白。,G蛋白的两种构象：1.与GTP结合形成的活性构象；2.与GDP结合形成的无活性构象,。,2,G蛋白分类,G蛋白在信号转导中主要有两类:,一类是与膜受体偶联的异三聚体蛋白，一般称之为经典G蛋白或大G蛋白，它们有,三个亚单位为组成，,二聚体通过共价键结合结合于膜上起稳定,亚基的作用，而,亚基本身具有GTP酶活性；,另一类是存在于不同的细胞部位的小分子量G蛋白，也称为“小G蛋白”，由一条肽链组成，,所有G蛋白都是膜蛋白,3,G蛋白生物学功能,G,蛋白均通过第二信使引起级联反应，产生生物效应。,激动剂与受体结合后，通过,G,蛋白，才能将信号传递到效应系统,其作用特点是在一个细胞库可与不同受体和不同的效应器，产生不同特定功能。,4,G,蛋白异三聚体的分子结构,5,三聚体G蛋白信号转导循环,GTP的水解速度决定开关蛋白维持活性构象并向下游转导信号的时间,6,7,调控因子,(1)鸟苷酸交换因子GEF：促使小G蛋白释放GDP，结合GTP，是正调控因子；(2)GTPase激活蛋白GAP:增强小G蛋白的GTP酶活性，催化GTP水解为GDP，使小G蛋白失活，是负调控因子(3)鸟苷酸解离抑制因子GDI：抑制GTP的水解，维持小G蛋白的活性构象，是正调控因子。,8,衔接蛋白,在信号转导途径中起连接作用的蛋白质。介导上游信号转导蛋白与下游信号转导蛋白结合，本身没有酶的活性,9,二、G蛋白偶联受体介导的信号转导途径,什么是受体？,受体(receptor),是指存在于靶细胞膜上或细胞内能特异识别与结合生物活性分子（配体），进而引起靶细胞生物学效应的分子。,绝大部分受体为蛋白质，少数为,糖脂,。,能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称,配体(ligand),10,受体功能,识别与结合,产生相应,的生物学效应,信号转导,受体的功能,识别与结合,信号转导,产生相应的生物学效应,11,G蛋白偶联受体,G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptor,GPCR)又称,蛇型受体。,此型受体通常由单一的多肽链或均一的亚基组成，其肽链可分为细胞外区、跨膜区、细胞内区三个区；胞内部分可以与一种能和GDP或GTP结合的蛋白（G蛋白）相互作用。,12,G蛋白偶联受体是一种与三聚体G蛋白偶联的细胞表面受体；为单体蛋白，GPCR的一级结构含七个跨膜区。,13,信号转导途径,信号传递过程：,1、配体与受体结合,2、受体活化G蛋白,3、G蛋白激活或抑制细胞中的效应分子,4、效应分子改变细胞内信使的含量与分布,5、细胞内信使作用于相应的靶分子，从而改变细胞的代谢过程及基因表达功能。,14,cAMP与蛋白激酶A介导的信号转导,特征：cAMP浓度升高激活蛋白激酶A（PKA），是激素调控细胞代谢或基因表达的主要途径。,基本过程：化学信号通过细胞膜受体激活Gs型G蛋白，释放活性Gsa.GTP。Gsa.GTP激活锚定于细胞膜胞质面的腺苷酸环化酶（AC）。腺苷酸环化酶催化ATP合成cAMP。cAMP变构激活细胞质基质PKA。PKA催化关键酶或功能蛋白磷酸化，产生细胞效应。,化学信号 GPCR Gs AC cAMP,PKA 关键酶/功能蛋白 细胞效应,15,16,Ca离子与蛋白激酶C（PKC）、钙调蛋白依赖性蛋白激酶介导的信号传导,基本过程：化学信号通过细胞膜受体激活Gq型G蛋白，释放Gqa.GTP。Gqa.GTP激活锚定于细胞膜胞质面的磷脂酶C，催化水解细胞膜内层脂的PIP2，产生DAG和IP3。IP3扩散到内质网表面，与IP3门控Ca离子通道结合，打开Ca通道，使内质网腔Ca离子流出，导致细胞质基质Ca浓度急剧升高；Ca离子与细胞质基质内游离的PKC结合，引导其向细胞膜胞质面转运，并与细胞膜内质层上的DAG结合，彻底激活PKC。PKC催化下游转导蛋白磷酸化，进一步转导信号，最终产生效应。,17,化学信号 Gq 磷脂酶C IP3（+DAG）Ca,2+,通道 Ca,2 +,Ca,2+,-PKC Ca,2+-,DAG-PKC 关键酶或功能蛋白 细胞效应,18,G蛋白在医学方面的意义（G蛋白异常与疾病）,GPCR介导的信号转导途径异常可见于心血管病、遗传病、肿瘤和传染病,霍乱毒素催化G蛋白的亚基失去GTP酶活性，导致对AC(腺苷酸环化酶)的持续激活，AC分解ATP产生大量的cAMP(细胞第二信使)，使得细胞膜上的离子通道打开，大量的离子和水分都从细胞膜内流到细胞外，形成了大量的脱水症状,19,AP=Actived Protein,激活蛋白,糖皮质激素的作用机理：基因调控作用机制,20,糖皮质激素作用机理,其他学说,非基因：细胞膜表面受体或细胞膜的物理、化学相互作用，数分钟出现效应,炎症时淋巴细胞增多及相应受体表达增多,21,甲状腺激素的作用机制,反馈调节,（）,（）,寒冷、过度紧张等,下丘脑,垂体,甲状腺,促甲状腺激素释放激素,促甲状腺激素,甲状腺激素,（,+,）,（,+,）,意义：,使激素的含量维持相对稳定的正常水平。,22,反馈调节,反馈调节,:,在,大脑皮层,的影响下，下丘脑可以通过垂体，调节和控制某些分泌腺中激素的合成和分泌；而激素进入血液后，又可以反过来调节下丘脑和垂体中有关激素的合成和分泌，这种调节叫反馈调节。,负反馈,:,结果反过来,抑制,过程的发生。,正反馈,:,结果反过来,促进,过程的发生。,23,右图为高等动物体内的甲状腺活动调节示意图。请据图回答问题。,（,1,）图中,表示的激素,是,。,表示,激素。,表示,激素。,（,2,）若切除动物的甲状腺，血液中激素,和,的浓度会,，如再定期给该动物注射一定量的激素,，血液中激素,和,浓度会,；如果注射的激素,超过一定水平，则血液中激素,和,浓度会,。,甲状腺激素,促甲状腺,促甲状腺激素释放,增高,恢复原来水平,下降,24,