G蛋白偶联受体介导的信号通路ppt课件

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 11 G蛋白偶联受体 G蛋白偶联受体 G proteincoupledreceptor 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GPCRGsACcAMPPKA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CIP3 DAG Ca2 通道Ca2 Ca2 PKCCa2 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 ActivedProtein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 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