《G蛋白耦联受体》PPT课件.ppt

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1、GProtein-coupledReceptors(GPCRs)SchematicrepresentationoftheGPCR●G蛋白偶联受体(GPCRs)的共同的结构特点为有7个呈α螺旋的跨膜结构(TM1-TM7)、3个胞外环(ECL1-ECL3)、3个胞内环(ICL1-ICL3)、1个C端和1个N端。GPCRs的胞内环和C端与三聚体G蛋白偶联,在与配体结合后通过激活所偶联的G蛋白,启动不同的信号转导通路发挥生物效应。GPCRs是分布于组织最广泛的受体家族,目前报道的有2000多种。根据序列和结构的相似性,可分为5个亚家族:视紫红质家族、分泌素亚家族、谷氨酸盐亚家族

2、、粘附(adhesion)亚家族、卷曲(frizzled)亚家族。人类基因组中约有1200个基因属于GPCR,它们将各种细胞外信号,如光、生物胺、肽类、糖蛋白、脂类、核苷酸、离子、蛋白酶等跨膜传递到细胞内的效应分子,引起细胞内的一系列变化,调节各种生理过程。GPCRs是目前小分子药物开发过程中最成功的一类蛋白质药靶,当今药物市场约30%的小分子药物为GPCRs的激动剂或拮抗剂，这些药物在临床疾病治疗中发挥十分重要的作用。GPCRs潜在有众多药靶亟待发掘。1、GPCRs的结构特点GPCRs的共同结构特点：相同的结构骨架,7个α螺旋的跨膜结构、1个N端、3个胞内环、3个胞外环

3、以及1个C端。GPCRs的不同结构特点：精细结构、种类和功能不相同。基因在表达过程中,基因突变(单核苷酸多态性)、翻译后修饰(包括磷酸化和糖基化)、剪接和装配不同。目前研究较多的视紫红质受体、肾上腺素受体腺苷受体（晶体结构解析)。分子开关：在GPCRs的基础状态中,内部分子存在着1种非共价地相互作用即为分子开关,分子开关是通过激活机制或失活机制精确控制细胞内一系列信号传递的级联反应的氨基酸序列。当这种非共价地相互作用被破坏后,GPCRs才能被激活。2、受体激活时一系列的结构变化激活剂与GPCRs连接、激活受体通过一系列结构中间体介导。这些中间体状态涉及激活剂上的化学取代基

4、与GPCRs的特定氨基酸之间相互作用;稳定基础状态的非共价键连接的内部分子相互作用的裂解（打开分子开关）;跨膜区新的内部分子相互作用的形成。结构上不同的激活剂的连接可能需要不同的内部分子相互作用的破裂,从而导致不同的受体结构和对下面区域的信号蛋白的不同效力。3、受体激活后的信号转导（1）G蛋白（鸟嘌呤核苷调节蛋白）：是指异源三聚体G蛋白,由α、β和γ三个亚基组成。其中α亚基与GTP结合能启动信号转导,而与GDP结合则终止信号转导。G-GDPG-GTP++G蛋白有多种，差异主要表现在亚基上。通常根据α亚基的不同,把G蛋白分成四类:G(α)s,G(α)i,G(

5、α)q和G(α)12/13。分别激活不同的下游效应分子:Gs和Gi能激活或抑制相应的腺嘌呤环化酶,调控胞内cAMP浓度;Gq介导PLC活化,调控IP3和DAG以及随后的胞内钙离子释放;G12/13活化小G蛋白Rho的鸟苷酸置换因子(GEF)。小G蛋白也是一类GTP结合蛋白,为分子量20～29kD的单体。该家族包括有50多个蛋白,分为Ras、Rac/Rho、Rab、Arf和Ran五个亚家族。在G蛋白和小G蛋白之间有相当多的交互作用,G蛋白的激活可导致小G蛋白的活化,而有些小G蛋白能结合G蛋白的亚基。Ras、Rac、Rho、cdc42等小G蛋白参与很多免疫细胞的功能,如天然免

6、疫、抗原提呈、细胞迁移。细胞因子或生长因子可通过结合受体激活Ras,导致下游MAPK的活化,从而引起细胞增殖。G蛋白-效应蛋白转导信号的方式：①激活腺苷酸环化酶（-R）ACGs蛋白PDE（IV）ATPcAMP5’-AMPAPK②抑制腺苷酸环化酶（2-R）ACGi蛋白ATPcAMP③激活钙和肌醇磷脂代谢（ATII-R）PLCG蛋白（Gq）PIP2IP3+DAG内质网CPKCa④G蛋白介导的离子通道K+（M-R）、Ca2+（-R）、Na+（N-R）、Cl-（GABA-R）等离子通道。直接调节（M-R）；间接调节（-R）4、InactivationofGPCRs

7、ContinuousexposureofaGPCRtoanagonistproducesaself-limitedsignalthatmaybedisruptedindiseasestates.（1）DesensitizationTheprocessknownasdesensitization,takingplacewithinatimeframeofsecondstominutesfollowingagonistexposure,occurswhenthereceptoruncouplesfromitsGprotein.Th