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G蛋白质耦合受体-1

P绿生活 2020-06-07


代谢、生长、生殖、感应为判定一物体是否具有生命现象的四个主要依据,其中感应是指对外界刺激产生相对应的反应,从变形虫的吞噬运动到人体细胞接受荷尔蒙刺激,都是感应的表现。

而外在讯息传递到细胞内的方法,除了直接穿过细胞膜之外,还有透过细胞膜上的特殊结构传递,G 蛋白耦合受体就是这种传递讯息的特殊结构之一。到目前为止,研究显示 G 蛋白耦合受体仅见于真核细胞,而且参与了很多细胞讯息传递过程。

G蛋白质耦合受体-1

图一(http://en.wikipedia.org/wiki/File:4DJH.png)

G 蛋白耦合受体的蛋白质结构是由 $$7$$ 个穿过细胞膜的 $$\alpha$$ 螺旋组成(如图)。此种受体都有 G 蛋白(鸟苷酸结合蛋白,G protein)的结合位置,会与 G 蛋白相连。

G 蛋白的活化是透过 GTP(guanosine triphosphate)与 G 蛋白本身的 GDP(guanosine diphosphate)交换而进行,也因此得名 G 蛋白。

细胞膜上的 G 蛋白耦合受体能和细胞周围某些化学物质结合,这些物质称为配体(ligand),包括气味、费洛蒙、激素、神经传递物质等化学因子。

当 G 蛋白耦合受体与配体结合时,受体结构会产生改变而激活细胞内一连串的讯息传递,最后引起细胞状态的改变。

受到配体刺激后,与 G 蛋白耦合受体相连的 G 蛋白用本身的 GDP 和胞内 G 蛋白交换 GTP 而活化,活化后即分开成为带有 GTP 的 $$\alpha$$ 次单元与 $$\beta\gamma$$ 次单元。

活化的 $$\alpha$$ 次单元再继续与其他膜上的蛋白质作用,把讯息透过其他物质传递至胞内。反应过后的 $$\alpha$$ 次单元从 GTP 释出一个磷酸根,变成不活化的 $$\alpha$$ 次单元-GDP 状态,再与 $$\beta\gamma$$ 次单元结合回到没有配体刺激的状态。

与活化后的 $$\alpha$$ 次单元作用的膜蛋白有腺苷酸环化酶(adenylyl cyclase)和磷脂酶C(phospholipase C)等,可分别生成环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,简称 cAMP)与甘油二酯(diacylglycerol)、三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-triphosphate,简称 IP3)等产物。这些产物扮演着讯息传递的中间者,因此称为第二信使(second messenger)。

G 蛋白耦合受体这一类的讯息传递途径,通常具有以下四种特性:专一性(specificity)、讯息放大(amplification)、自我调控(desensitization/adaption)与整合性(integration)。

专一性是指特定受体只会接受特定配体刺激,对其他配体不会有反应。讯息放大是指一个讯息刺激物会活化多个下游传讯分子,使讯号分子变得更多,讯息因此被放大。自我调控是指讯息传递的下游分子会负回馈抑制上游反应,透过关闭受体反应或移除受体,控制讯息传递反应不会一直进行。整合性则是指一个讯息反应系统能够接受多种讯号并产生单一结果。

G 蛋白耦合受体参与许多细胞讯息传递过程,可以在许多不同的地方发现,例如:肾上腺素(epinephrine)、促肾上腺皮质素(corticotropin)、滤泡促进激素(follicle-stimulating hormone)等内分泌激素,以及嗅觉和味觉的讯息传递途径。与 G 蛋白耦合受体相关的疾病为数众多,许多疾病的药物治疗目标也是针对 G 蛋白耦合受体,因此详细研究 G 蛋白耦合受体将对人类与其他生物具有极大的影响与贡献。


参考资料

G蛋白偶联受体  http://zh.wikipedia.org/wiki/G%E8%9B%8B%E7%99%BD%E5%81%B6%E8%81%94%E5%8F%97%E4%BD%93

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