GPCR通路激活剂

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1、..细胞表面的聪明受体作者:王曼徐华强来源:科学杂志（上海）录入:Admin字体:构成生物体数以亿计的细胞并非孤立地存在，而是一直处于互相联系中，感知周围环境的变化，作出相应反应，因为它们表面有“聪明”的受体。强光使人闭眼、花香使人愉悦、黑暗使人恐惧……，你有没有想过，人的大脑是如何感知外部环境变化并作出反应的？人的身体由数万亿个细胞组成并精密协调地工作，完成各种生理功能，这其中又是什么充当传感器来传递信息，使细胞感知周围环境。这些问题一直是个谜，在20世纪的大部分时间里，人们不清楚充当传感器的

2、这些物质是由什么组成的，以及它们如何工作。两位医生出身的科学家经过不懈的努力，揭示了其中的奥秘：细胞表面存在着一类称为G蛋白偶联受体(G-protein-coupledreceptor，简称GPCR)的蛋白质，它将从外界接受的不同信号分子，通过自身构象的变化激活细胞内异源三聚体的鸟苷酸结合蛋白（即G蛋白），后者将信号传至胞内的效应分子引起反应。　　这两位科学家是美国霍华德·休斯医学研究所和美国杜克大学医学中心医学教授莱夫科维茨（RobertJosephLefkowitz），斯坦福大学医学院分子与

3、细胞生理学教授科比尔卡（BrianKentKobilka）。因为他们突破性地揭示了G蛋白偶联受体的内在工作机制，共同获得了2012年度诺贝尔化学奖。莱夫科维茨1968年利用放射性追踪细胞受体，将碘同位素标记糖皮质激素和肾上腺素，证明了受体独立于腺苷酸环化酶（AC）的存在，随后分离纯化了β2肾上腺素能受体（β2-adrenergicreceptor），证实了细胞表面受体的存在。后加入的科比尔卡则将编码β-肾上腺素能受体的基因从人类基因组中分离出来，并创造性地获得了β-肾上腺素能受体被激素激活并向细

4、胞发送信号的精确图像，弄清了它的三维结构及其信号转导机制。什么是G蛋白偶联受体　　生物体的基本单位是细胞，细胞由细胞膜及其内的细胞质和细胞核组成，外界信号进入细胞首先要通过细胞膜，水和氧气等小分子物质能自由通过，而某些离子和大分子物质则不能自由通过。因此，细胞膜除了起着保护细胞内部的作用外，还有控制物质进出的作用。电子显微镜的观察显示，细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，其外侧和内侧还不同深度地镶嵌着很多蛋白质分子，或覆盖于磷脂双分子层表面，亦称细胞膜表面蛋白。这些蛋白质起着控制物质进出的作用，包括

5、将外界信号传递到细胞内。word教育资料..　　G蛋白偶联受体是细胞膜上众多膜表面蛋白中的一类，它们将胞外激素、神经递质、肽类等信号分子转导入细胞内的效应分子，最终引起细胞反应。具体来说，就是G蛋白偶联受体位于细胞外的氨基端（N端）区域可识别并结合环境中的多种信号分子，引起受体的构象发生改变，激活细胞内异源三聚体的鸟苷酸结合蛋白，后者将信号转导至胞内的效应分子，引起细胞反应。细胞外那些能激活受体的信号分子就是配体，它包括光、气味、激素、神经递质和肽类等。这些细胞效应控制生物体的多种功能，包括人体

6、的五官感觉。　　GPCR蛋白只有一条肽链，由疏水的跨膜区和易变的亲水环构成。其中跨膜区有7个长度相近的α螺旋（多个氨基酸构成的一种特定螺旋状结构），肽链氨基端（N端）在胞外，羧基端（C端）在胞内（通常包含磷酸化位点），还有3个胞内环、3个胞外环。几乎所有的GPCR在跨膜螺旋区的氨基酸序列都比较保守，而C端、N端和回环区域的氨基酸序列则有显著差异，因此会形成不同种类和功能的GPCR。此外，在GPCR基因的表达过程中，基因突变造成的单核苷酸多态性、翻译后修饰造成的磷酸化和糖基化，以及与配体作用方式的

7、差异，都会造成GPCR表型的多样性[1]。根据它们氨基酸序列的同源性和功能的相似性差异，可将其分为6大类:A类，视紫红质(rhodopsin)类似受体；B类，分泌素受体；C类，代谢型谷氨酸受体；D类，真菌交配信息素受体；E类，环腺苷酸受体；F类，卷曲/平滑受体。人体内只有A、B、C、E、F等5类受体，D类仅存在于低等真核生物体中，如酵母细胞。　　在细胞内GPCR的羧基端和连接第5、第6个跨膜螺旋的胞内环上都有G蛋白的结合位点。G蛋白由3个亚单位（Gα、Gβ、Gγ）组成，易与GPCR蛋白结合或分开

8、，也可解离成3个独立亚单位。目前估计人体内GPCR这个受体大家族有800～1000种，但对它们的精细结构还了解甚少，主要原因是GPCR属于多次跨膜的蛋白质，其稳定性极差，导致其体外表达、提纯和结晶的难度极高，至今只有16种GPCR的结构得到解析[2]，且大部分都是非活性状态的。G蛋白偶联受体的研究历程　　早在1870年科学家就在视网膜上发现了对光敏感的视紫红质，1933年沃尔德（G.Wald）发现了视紫红质与视觉的关系，获得了1967年的诺贝尔生理学或医学奖，但没人把感光系统与体内激素的生理作用