复旦大学：《生理学 Physiology》精品课程教学资源（PPT课件，2016）第五章 细胞（2/4）第二节 细胞的跨膜信号转导

第二节细胞的跨膜信号转导 >信号分子传递细胞信息的方式 脂溶性的信号分子扩散透过细胞膜,与胞内受体 结合,然后发挥作用 亲水性的信号分子作用于细胞膜表面的受体和起受 体作用的蛋白质,再通过细胞内一系列以蛋白构象和 功能变化为基础的级联反应,经跨膜的和细胞内的信 sgna| transduction)产 生生物学效应

第二节 细胞的跨膜信号转导 • 脂溶性的信号分子扩散透过细胞膜，与胞内受体 结合，然后发挥作用。 ➢信号分子传递细胞信息的方式 • 亲水性的信号分子作用于细胞膜表面的受体和起受 体作用的蛋白质，再通过细胞内一系列以蛋白构象和 功能变化为基础的级联反应，经跨膜的和细胞内的信 号转导（ signal transduction ）产生生物学效应

受体一G蛋白一AC途径(PKA系统) G蛋白耦联受体 受体一G蛋白一PLC途径(PKC系统) 化学门控通道 离子通道受体{电压门控通道 机械门控通道 酪氨酸激酶受体 酶耦联受体 鸟苷酸环化酶受体

G蛋白耦联受体 受体－G蛋白－PLC途径（PKC系统） 受体－G蛋白－AC途径（PKA系统） 离子通道受体 化学门控通道 电压门控通道 机械门控通道 酶耦联受体 酪氨酸激酶受体 鸟苷酸环化酶受体

G蛋白耦联受体介导的信号转导 配体( ligand) 能与受体发生特异性结合的活性物质 ·已知有100多种通过G蛋白耦联受体实现信号转导 包括生物胺类激素、肽类激素、气体分子和光量子等

一. G蛋白耦联受体介导的信号转导 ➢ 配体（ligand） • 包括生物胺类激素、肽类激素、气体分子和光量子等 • 已知有100多种通过G蛋白耦联受体实现信号转导 • 能与受体发生特异性结合的活性物质

(一)参与G蛋白耦联受体跨膜信号转导的信号分子 1.G蛋白耦联受体( G protein-linked receptor) 或促代谢型受体( metabotropic receptor) 总数多达1000种左右 结构上属于同一超家族,由一条7次穿膜的肽链构成 胞外侧端和跨膜螺旋内部有配体的结合部位 胞内胞质侧有结合G蛋白的部位

1. G蛋白耦联受体（G protein-linked receptor） 或促代谢型受体（metabotropic receptor） (一) 参与G蛋白耦联受体跨膜信号转导的信号分子 • 胞内胞质侧有结合G蛋白的部位 • 胞外侧端和跨膜螺旋内部有配体的结合部位 • 结构上属于同一超家族，由一条7次穿膜的肽链构成 • 总数多达1000种左右

2.G蛋白( guanine nucleotide- binding protein, or G protein) 由α、β、Y3个亚单位形成的异源三聚体蛋白。 根据α亚单位基因序列的同源性可分为 G家族、G家族、G家族和G12家族。 分子开关( molecular switch) 激活时结合GTP,失活时结合GDP

2. G蛋白（ guanine nucleotide-binding protein， or G protein） • 分子开关（molecular switch） 激活时结合GTP，失活时结合GDP • 根据亚单位基因序列的同源性可分为 Gs家族、 Gi家族、Gq家族和G12家族。 • 由、、 3个亚单位形成的异源三聚体蛋白

A细胞外V 受体 胞质 配体 B 细胞膜 ●● GTP GTP GDP GTP GDP C GTP 图2-7G蛋白的激活

3.G蛋白效应器( G protein effector) 指催化生成(或分解)第二信使的酶 主要有腺苷酸环化酶( adenylyl cyclase,Ac)、磷脂 酶C( phospholipase C,PLc)、磷脂酶A2 ( phospholipase A2,PLA2)、鸟苷酸环化酶 ( guanylyl cyclase,Gc)、和cGMP磷酸二酯酶 ( phosphodiesterase, PDE) 某些离子通道可接受G蛋白的直接或间接的调控

3. G蛋白效应器（G protein effector） • 某些离子通道可接受G蛋白的直接或间接的调控。 • 主要有腺苷酸环化酶（adenylyl cyclase, AC）、 磷脂 酶C（phospholipase C, PLC）、磷脂酶A2 （phospholipase A2 , PLA2）、鸟苷酸环化酶 （guanylyl cyclase, GC）、和cGMP磷酸二酯酶 （phosphodiesterase, PDE）。 • 指催化生成（或分解）第二信使的酶

4.第二信使( second messenger) 指激素、递质、细胞因子等信号分子(第一信使)作用于 细胞膜后产生的细胞内信号分子。 较重要的第二信使有:环一磷酸腺苷( cyclic adenosine monophosphate,cAMP)、三磷酸肌醇( inositol triphosphate,P3)、二酰甘油( diacylglycerol,DG)、环 磷酸鸟苷( cyclic guanosine monophosphate,cGMP) 和Ca2+等。 调节的靶蛋白主要是各种 ( protein kinase)和 离子通道,产生以靶蛋白构象变化为基础的级联反应和细胞 功能改变

4. 第二信使（second messenger） • 调节的靶蛋白主要是各种蛋白激酶（protein kinase）和 离子通道，产生以靶蛋白构象变化为基础的级联反应和细胞 功能改变。 • 较重要的第二信使有：环一磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate, cAMP ）、三磷酸肌醇（inositol triphosphate, IP3）、二酰甘油（diacylglycerol, DG）、环 一磷酸鸟苷（cyclic guanosine monophosphate, cGMP） 和Ca2＋等。 • 指激素、递质、细胞因子等信号分子（第一信使）作用于 细胞膜后产生的细胞内信号分子

Receptor Receptor-ligand Inactive Active G protein G protein Adenylyl cyclase Inactive effector Active enzyme CGMP phosphodiesterase enzyme or ion channel or ion channel H Phospholipase C Phospholipase A2 Ca++or K+ channels Low concentration High concentration ----_ cGMP of second messenger of second messenger PKA Inactive enzyme Active PKG or ion channel effector enzyme Calmodulin-dep kinase or ion channel PKC Ca++ channel K+ channel

(二)G蛋白耦联受体跨膜信号转导的主要途径 1.受体一G蛋白一AC途径(PKA系统) G蛋白耦联受体一G或G蛋白一Ac-cAMP一PKA Stimulatory agonist Inhibitory agonist (e.g epinephrine (e.g-, adenosine) eceptor Y Receptor Adenylyl cyclase Stimulation Inhibition

(二) G蛋白耦联受体跨膜信号转导的主要途径 1. 受体－G蛋白－AC途径（PKA系统） G蛋白耦联受体－Gs或Gi蛋白－AC－cAMP－PKA