植物细胞g-蛋白的研究进展

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1、植物细胞G-蛋白的研究进展作者：符稳群刖弓细胞信号系统是80年代以来生物学研究领域中最活跃的课题之一，其主耍研究对象是生物体对外界刺激做出反应吋，细胞内发生的一系列生理生化变化，也即外界刺激倌号在细胞内的传递过程。细胞信号转导主要足研究胞间信号（如激素）以及外界环境因子作川于细胞表面或胞内受体后，如何跨胶传递形成胞内第二信使，以及M:后的信号分子级联传递、诱异基因表达和引起生理生化反应等过程。细胞信号学说将细胞信号分子分为细胞外（第一信使）与细胞内（第二信使）信号两类［1］，第一倌使一般作用于细胞表而受体，经跨膜机制转换为胞内信号而起细胞生理功能和基因表达的作用。这些物质发挥作川吋只能

2、增强或减弱细胞内原有的生现过程，而不足作为能源参与这些过程，更不是发动细胞内原来不存在的生理过程。第一信使和第二信使都是具冇特殊结构的冇机化合物，因此物体内的信息传递实质上也是化学物质的传递。作为第一信使的激素、生长因子和神经递质均被发现了数十种，但到FI前为止，我们所发现的第二信使物质则寥寥可数。为什么如此众多的第一信使物质只通过几个第二信使分子的传递而产生广泛的生物学效应？有没奋可能存在着很多尚未被发现的第二信使物质？足由于这类化学物质含量低、变化快、捕捉和分析鉴定困难的缘故吗？生物体在生长发育过程中不断地与环境进行物质交换。因此，负责识别、转导、接受、处理环境的旮关信号转导途径成

3、为人们感兴趣的研究对象，尤其足比原核牛.物更完善、更精细的真核生物的倍号转导途径。目前为人们所知的真核生物倍号途径有:G-蛋白系统、蛋白质激酶系统、氧化M系统等，这些系统之间彼此沟通，组成更高一层的信号转导咧络［21。在这些系统中，g-蛋a足研究得最多的，tb从70年代初在动物细胞屮首先发现G-蛋白的存在以来，有关G-蛋白的研究进展迅速。现在已不仅所冇真核细胞中存在G-蛋內，而且己经证明G-蛋內在细胞信号转导过程中冇着非常重要的调节作用［3_8］。G-蛋白的发现和研究，不仅使人们对细胞信号转导以及神经系统的信息传递有了新的进一步汄识，而且在临床医学上有广泛的应用前景和价值f9］。90年

4、代以來，在细胞信号转导系统中起着信号放人以及调节信号转换通路作川的G-蛋白，相继在许多植物中发现。G-蛋內可能参与植物抗病信号转异也有报道。经过不断的不懈努力，对G-蛋白介导的信兮传递机制了解的越來越清楚，在桢物中的研究的也达到了一定的深度:1°］。木文主要对梢物细胞G-蛋白的最新研究进展作一概述。1&蛋白信号系统G-蛋白是一种GTP结合蛋白质，它的发现对于整个细胞信号转导的研究具有重耍意义。G-蛋白分子自身的多样性、趋异性和精细的凋节，使得复杂的外部倌号转导进细胞内部而不产生差错。胞外信号被位于细胞膜表面的受体（K）识别后通过G-蛋Q转导到效应器（E）,产生多种第二信使，到达最终的靶

5、位点。而负责开放或关闭这条途径的却是G-蛋白木匁，这便是G-蛋內信号途径的要点。1&蛋白的发现G-蛋A的发现是生物学一大成就［11］。1971年，Rodbell及其同事U2］在证实刺激或抑制腺苷酸环化酶(AC)的活性都需耍GTP的参与时提岀G-蛋白这一概念。1977年，Ross和Gilman发现在受体和效应器之间存在的一个转换器为G-蛋白，并在1980年完成了G-蛋D的纯化。此后10多年來G-蛋白的研究取得了突飞猛进的发展。Kodbcil和Gilman也因此获得1994年诺W尔医学生理学奖。2&蛋白的性质G-蛋白是一个很人的胶结合蛋白质家族，并且与人量不同的受体(R)及效应器(E)相互

6、作用,其异型三聚体由a、3、^三个亚裉组成。其中u亚葫与^亚®通过脂肪酰链的共价结合，锚着于细胞膜。G-蛋白异聚体中每个亚基的结构具有多态性，如存在16种a亚基，4种P亚基，7种Y亚基。正是因为存在大量不同的a、P、Y异聚体冰使精细凋节并表现为特异性成为可能。G-蛋白转导信号有很高的保真度，这种保真度來tl于受体G-蛋白和G-蛋a-效应器的信号识别作川，每个G-蛋白都能桁导信息流从一系列不M的潜在受体到一组有限的效应器，因为勾G-蛋白偶联的受体家族有几百种蛋白质，而蛋A质家族中的效应器却不多，大抵包括酶和离了通道［13'14］。G-蛋白发挥作用主耍依赖a亚基，它不仅具有结合鸟苷酸的能力

7、，还具有内源GTP酶活性，另外还能与PY复合物、受体、效应器相互作用。G-蛋白的P、Y亚基发挥作用相对要小-•些，它们往往作为一个复合物参与作用，而且在功能上足可以互换的，但P亚基与Y亚基的不同亚基间的作用仍具特异性。G-蛋白的u亚基在不激活的状态与GDP形成复合物外与七次跨胶受体结合f；，G-蛋闩上的GDP与a亚箱解离，a亚®与GTP结合同时与P、Y亚基解离，与GTP结合的u亚基与位于膜上的催化牛成第二信使的效应酶结合，导致效应酶的激活或抑制