《细胞生物学》课程教学资源（PPT课件）第五章 通讯与信号_2/3

第3节G蛋白偶联受体与G蛋白一、G蛋自与G蛋自偶联受体讲授提纲二、G蛋白在信号传递中的功能三、G蛋白介导的细胞信号转导途径

1 第3节 G蛋白偶联受体与G蛋白 一、G蛋白与G蛋白偶联受体 三、G蛋白介导的细胞信号转导途径 二、G蛋白在信号传递中的功能 讲 授 提 纲

第3节G蛋白偶联受体与G蛋白一、G蛋自与G蛋自偶联受体G蛋白，即GTP结合蛋白(GTPbindingprotein)，参与细胞的多种生命活动.如细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡运输、微管组装、蛋白质合成等。G蛋白偶联系统中的G蛋白是由三个不同亚基组成的异源三体,三个亚基分别是α、β、总相对分子质量在100kDa左右。在信号转导过程中起着分子开关的作用！！

2 一、G蛋白与G蛋白偶联受体 第3节 G蛋白偶联受体与G蛋白 G蛋白，即GTP结合蛋白(GTP binding protein)，参与细 胞的多种生命活动,如细胞通讯、核糖体与内质网的结合、 小泡运输、微管组装、蛋白质合成等。 G蛋白偶联系统中的G蛋白是由三个不同亚基组成的异源 三体,三个亚基分别是α、β、γ 总相对分子质量在100kDa左右。 在信号转导过程中起着分子开关的作用!!!

第3节G蛋白偶联受体与G蛋白一、G蛋白与G蛋白偶联受体G，蛋白（stimulatoryGprotein）活化后激活腺苷酸环化酶G蛋白【G蛋白（inhibitoryGprotein）活化后抑制腺苷酸环化酶GDP(A)α和亚基通过共价结合的-脂肪酸链尾结合在膜上，哺乳动物：20余种G蛋白的结构模型(B)

3 一、G蛋白与G蛋白偶联受体 G蛋白 Gi蛋白(inhibitory G protein ) Gs蛋白(stimulatory G protein) 活化后激活腺苷酸环化酶 活化后抑制腺苷酸环化酶 G蛋白的结构模型 哺乳动物: 20余种 第3节 G蛋白偶联受体与G蛋白 α 和γ亚基通过共价结合的 脂肪酸链尾结合在膜上

G蛋白的活性变化与GTP结合时处于开启状态GTP酶活性中失活状态活性状态GDPGTPα亚基具有GTP酶活性，能催化所结合的当α亚基与GDP结合GTP水解，恢复无活性的三聚体状态时处于关闭状态

4    GTP 活性状态 GDP 失活状态 GTP酶活性 G蛋白的活性变化 α亚基具有GTP酶活性，能催化所结合的 GTP水解，恢复无活性的三聚体状态 当α亚基与GDP结合 时处于关闭状态 与GTP结合时处于开启状态

G蛋白偶联受体：400-600个氨基酸残基7次跨膜蛋白胞外结构域识别胞外信号分子并与之结合胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内。包括：多种神经递质、肽类激素和趋化因子的受体，在味觉、视觉和嗅觉中接受外源理化因素的受体亦属G蛋白耦联型受体。5

5 G 蛋白偶联受体：400-600个氨基酸残基 7次跨膜蛋白 胞外结构域识别胞外信号分子并与之结合 胞内结构域与G蛋白耦联。 通过与G蛋白耦联，调节相关酶活性，在细胞内产生第 二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内。 包括：多种神经递质、肽类激素和趋化因子的受体，在 味觉、视觉和嗅觉中接受外源理化因素的受体亦属G蛋 白耦联型受体

G蛋白偶联受体（400-600个氨基酸残基组成的多肽）G-protein-coupledreceptors配体结合部位-NH2e3-S-Se1Extracellular28222828SS28TM1TM2TM3TM6TM7TM4TM5333久333333汽11i3CytoplasmicG蛋白结合部位COOH-

6 Extracellular Cytoplasmic COOH- -NH2 i1 i2 i3 e1 e2 e3 TM1 TM2 TM3 TM4 TM5 TM6 TM7 D R Y G 蛋白偶联受体（400-600个氨基酸残基组成的多肽） G-protein-coupled receptors -S-S- 配体结合部位 G蛋白结合部位

G-蛋白受体的结构图解配体结合位点细胞外Outsldecella-helicesInside cell细胞质溶质dingsiteG-蛋白结合位点

7 G-蛋白结合位点 配体结合位点 细胞质溶质 细胞外 G-蛋白受体的结构图解

第3节G蛋白偶联受体与G蛋白Outside cell细胞外配体受体3GTP细胞质溶质Cytosol三体G-蛋白的激活途径

8 受体 配体 G-蛋白 细胞质溶质 细胞外 三体G-蛋白的激活途径 第3节 G蛋白偶联受体与G蛋白

第3节G蛋白偶联受体与G蛋白胞外区细胞质溶质无活性受体蛋白Gs蛋白靶蛋白GDP配基的结合改变了受体构象信号分子暴露出G蛋白结合位点G蛋白的激活机制激活的受体GDP形成配体-受体复合物：降低G蛋白对GDP的亲合力配体-受体复合物LGDPGDPGDP脱落、GTP结合；使α亚基游离GTP并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点受体蛋白激活的激活的β复合物GTPα亚基

9 Gs 蛋 白 的 激 活 机 制 第3节 G蛋白偶联受体与G蛋白 形成配体-受体复合物；降 低Gs蛋白对GDP的亲合力 配体-受体复合物 GDP 受体蛋白 胞外区 细胞质溶质 Gs蛋白    无活性 GDP 靶蛋白 信号分子 配基的结合改变了受体构象， 暴露出Gs蛋白结合位点 激活的受体 GDP GDP脱落、GTP结合；使亚基游离， 并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点 激活的 亚基 激活的   复合物 受体蛋白 GTP GDP GTP

第3节G蛋白偶联受体与G蛋白配体：信号分子G蛋白激活靶蛋白的作用机制G蛋白偶联的受体蛋百激活的GTP无活性靶蛋白α亚塞受体蛋白脱去配体α亚基结合腺苷酸环化酶后回复至原来构象产生CAMP激活的靶蛋白ATPGTPCAMPα亚基水解GTP为GDP，回复至原来构象并从腺苷酸环化酶上脱落下来；与β亚基重新结合成Gs蛋白失活的靶蛋白失活后复原GDP的G蛋白

10 Gs 蛋 白 激 活 靶 蛋 白 的 作 用 机 制 激活的 亚基 无活性靶蛋白 配体：信号分子 G蛋白偶联 的受体蛋白 第3节 G蛋白偶联受体与G蛋白 亚基水解GTP为GDP，回复至原来构象， 并从腺苷酸环化酶上脱落下来；与  亚基 重新结合成Gs蛋白 失活的靶蛋白 Pi 失活后复原 的G蛋白 亚基结合腺苷酸环化酶， 产生cAMP 激活的靶蛋白 受体蛋白脱去配体 后回复至原来构象