(二)G蛋白偶聯(lián)型受體及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)
G蛋白偶聯(lián)型受體包括多種神經(jīng)遞質(zhì)、肽類激素和趨化因子的受體，在味覺、視覺和嗅覺中接受外源理化因素的受體亦屬G蛋白偶聯(lián)型受體。這類受體在結(jié)構(gòu)上均為單體蛋白，氨基末端位于細胞外表面，羧基末端在胞膜內(nèi)側(cè)。完整的肽鏈要反復(fù)跨膜七次(圖21-10)，因此亦有人將此類受體稱為七次跨膜受體。由于肽鏈反復(fù)跨膜，在膜外側(cè)和膜內(nèi)側(cè)形成了幾個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，它們分別負責與配體(化學(xué)、物理信號)的結(jié)合和細胞內(nèi)的信號傳遞。其胞漿部分可以與一種GTP結(jié)合蛋白(簡稱G蛋白)相互作用，這種G蛋白是該信號傳遞途徑中的第一個信號傳遞分子，這也是這類受體被稱為G蛋白偶聯(lián)型受體的原因。
圖21－10 七次跨膜受體－G蛋白偶聯(lián)
型受體跨膜結(jié)構(gòu)示意圖
G蛋白偶聯(lián)受體的信號傳遞過程包括(1)配體與受體結(jié)合，(2)受體活化G蛋白；(3)G蛋白激活或抑制細胞中的效應(yīng)分子；(4)效應(yīng)分子改變細胞內(nèi)信使的含量與分布，(5)細胞內(nèi)信使作用于相應(yīng)的靶分子，從而改變細胞的代謝過程及基因表達等功能。本節(jié)將逐一介紹這一過程的主要環(huán)節(jié)。
1.G蛋白的循環(huán)或活化(G Protein Cycle)
G蛋白偶聯(lián)型受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的第一個信號傳遞分子是G蛋白，其活化過程稱為G蛋白循環(huán)。
G蛋白以α、βγ亞基三聚體的形式存在于細胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)。α亞基已發(fā)現(xiàn)有20余種，分子量為36～52kd。α亞基具有多個活化位點，其中包括可與受體結(jié)合并受其活化調(diào)節(jié)的部位、與βγ亞基相結(jié)合的部位、GDP或GTP結(jié)合部位以及與下游效應(yīng)分子相互作用的部位等等。α亞基還具有GTP酶活性。α亞基結(jié)合GDP時是無活性狀態(tài)，而與GTP結(jié)合時則為有活性狀態(tài)，GTP的水解又使其返回無活性狀態(tài)。
G蛋白中的β和γ亞基亦有數(shù)種，但不及α亞基種類多。在細胞內(nèi)，β和γ亞基形成緊密結(jié)合的二聚體，只有在蛋白變性條件下方可解離，因此可以認為它們是功能上的單體。βγ亞基的主要作用是與α亞基形成復(fù)合體并定位于質(zhì)膜內(nèi)側(cè)。近年來的研究表明，βγ亞基亦可作用于其下游效應(yīng)分子。
圖21－11 G蛋白循環(huán)示意圖
G蛋白循環(huán)的具體過程可見圖21-11。當物理或化學(xué)信號刺激受體時，受體活化G蛋白使之發(fā)生構(gòu)象改變。α亞基與GDP的親和力下降，結(jié)合的GDP為GTP所取代。α亞基結(jié)合了GTP后即與βγ亞基發(fā)生解離，成為活化狀態(tài)的α亞基。活化了的α亞基此時可以作用于下游的各種效應(yīng)分子。這種活化狀態(tài)將一直持續(xù)到GTP被α亞基自身具有的GTP酶水解為GDP。一旦發(fā)生GTP的水解，α亞基又再次與βγ亞基形成復(fù)合體，回到靜止狀態(tài)，重新接受新的化學(xué)信號。
由于G蛋白的種類不同，因此G蛋白可以作用于不同的效應(yīng)分子，或?qū)ν恍?yīng)分子進行不同的調(diào)節(jié)。
