G蛋白偶联受体研究进展 ppt课件
细胞信号转导中的 G 蛋白偶联受体
细胞信号转导中的 G 蛋白偶联受体细胞信号转导是现代生物学研究的重要领域之一。
细胞中的信号转导机制通过多种分子参与，包括了蛋白激酶、酶、小分子信号分子等。
其中，G 蛋白偶联受体（GPCRs）是信号转导的主要调节器之一。
本文将从 GPCRs 的结构、功能、调节机制及临床应用等方面进行讨论。
一、GPCRs的结构GPCRs 也被称为七次跨膜蛋白受体，因其在细胞膜上跨越了七个膜通道而得名。
GPCRs 是一类具有高度结构保守性的蛋白，包括了超过800个成员，广泛分布于细胞膜。
GPCRs 由一个 N 端、一个 C 端和七个跨膜区组成。
其中 N 端和 C端均位于细胞膜外，而七个跨膜区则分别穿过细胞膜内部。
二、GPCRs的功能GPCRs 在生物体内具有多种重要的生理和生化功能，是一类非常重要的信号传导分子。
例如，GPCRs 可以调节细胞的代谢、分泌、分化和凋亡等生命过程。
此外，GPCRs 在免疫、视觉、味觉、嗅觉等生理功能中也扮演着重要的角色。
三、GPCRs的调节机制GPCRs 的信号转导机制主要涉及两个过程，即配体结合和信号转导。
当配体分子与 GPCRs 的 N 端结合时，GPCRs 会发生构象变化，激活腺苷酸酰化酶（GNATs）。
GNATs 会使 GTP 与钠离子分离，然后与 G 蛋白结合。
这样可以激活多种信号转导途径，包括嵌入性信号转导、二级信号转导、蛋白激酶信号转导等。
此外，GPCRs 还可以透过小泡体途径调节内部信号转导。
四、GPCRs的临床应用由于 GPCRs 在多种重要生理和生化过程中扮演着重要角色，因此 GPCRs 的研究已成为许多疾病治疗的新方向，如肥胖症、糖尿病、药物成瘾以及某些精神障碍。
可以利用人工合成 GPCRs 配体进行临床药物研究和开发，以达到治疗目的。
五、结语在细胞信号转导机制中，GPCRs 是一类非常重要的信号传导分子。
它们的结构、功能、调节机制及临床应用等方面的深入研究，将对药物研究和疾病治疗产生重要的推动作用。
细胞信号转导进展G蛋白
GPCR Art
mAchR—A类GPCRs
• Belongs to subfamily A18 – M1 (CHRM1, ACM1) – M2 (CHRM2, ACM2) – M3 (CHRM3, ACM3) – M4 (CHRM4, ACM4) – M5 (CHRM5, ACM5)
• 代谢型离子通道
Linda B. Buck
其他G-蛋白
2．视觉感受器中的G蛋白
• 视紫红质为7次跨膜蛋白，由视蛋白和视黄醛组成。其信号途径为： 光信号→Rh激活→Gt活化→cGMP磷酸二酯酶激活→胞内cGMP减 少→Na+离子通道关闭→离子浓度下降→膜超极化→神经递质释放 减少→视觉反应。
G蛋白介导的信号转导
➢GPCR ➢G蛋白介导的跨膜信号转导 ➢小G蛋白
1. "The Biology of Cancer" , by Robert A. Weinberg, June 2006, (Garland Science Textbooks), 864pp. 2. "One Renegade Cell" (Science Masters) by Robert A. Weinberg, October 01, 1999, 170pp. 3. "Racing to the Beginning of the Road: The Search for the Origin of Cancer" , by: Robert A. Weinberg, May 01, 1996 (Harmony Books) 270pp. 4. "Genes and the Biology of Cancer" (Scientific American Library) by: Harold Varmus, Robert A. Weinberg, October 01, 1992, 215pp. 5. "Oncogenes and the Molecular Origins of Cancer" (Monograph Ser No. 18), March 01, 1990, Cold Spring Harbor (R.A.Weinberg, Editor) 270pp.
第三讲G蛋白
它们有“丰富多彩”的作用
蛋白质合成系统必需的因子，决定蛋白 质分泌路径和分泌方向的因子
G蛋白的分类
Gs Gi Gt Go Gp
Gs
Gs: 细胞表面受体与Gs(stimulating adenylate cyclase G protein, Gs) 偶联激活 腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使，继而 激活cAMP依赖的蛋白激酶。
Rho与细胞骨架
包括Rho、 Rac 和 Cdc42三个亚族；
两人并由此获1994年度诺贝尔生理学 或医学奖
1994年度诺贝尔生理学或医学奖
A.G.Gilman
M.Rodbell
G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells
G-蛋白又称鸟苷酸调节蛋白（guanine nucleotide regulatory protein）,是位于受体 与效应底物分子之间的偶联蛋白。
Ras与细胞增殖分化
最早发现的小G-蛋白 是ras（Rat sarcoma,首先在Harrey和
Kirfen鼠肉瘤病毒上发现，分别被称 为Ha－ ras和Ki－ ras ）基因的产物 肿瘤！！！
激活型Ras激活下游靶蛋白，之一是蛋白激酶Raf， 进一步使下游MEK磷酸化，触发一系列蛋白磷酸 化反应，调节基因 转录和细胞增殖分化
G蛋白还具有激活磷脂酶A2的功能
PLA2: 被水解后产生花生四烯酸，而这个 酸又是前列腺素、血栓恶烷和白三烯的前 体，是神经元突触前的介质
各种转运蛋白： 1. 葡萄糖转运蛋白 2. 镁转运蛋白 3. 钠/质子交换蛋白
G蛋白偶联受体相关分选蛋白研究进展倡
生 长 因子调 节 激酶 （ ｈ ｅ ｐ ａ ｔ ｏ ｃ ｙ ｔ ｅ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ — ｒ ｅ ｇ — ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｋ ｉ ｎ ａ ｓ ｅ ， ＨＲＳ ） 、 分 选微 管连 接 蛋 白 １ （ ｓ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ
的含 ２ ５ ０氨基 酸 残 基 的 Ｃ末 端 区。在 ＧＡＳ Ｐ 一 １和
其他 的 ＧＡＳ Ｐ ｓ 成员 之间约有 ２ Ｏ ～７ ７ 的序 列 同 源 性 。根 据 它们 的 分 子 特 点 可 以 把 ＧＡＳ Ｐ ｓ 蛋
和 下调 过 程 中 发 挥 着 重 要 的 作 用 ， 如 Ｇ — ａ ｒ ｒ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ 、 Ｎａ ／ Ｈ 交 换 调 节 因 子 ／ 埃 兹 蛋 白结 合 蛋 白 ５ ０
Ｇ 蛋 白偶 联 受 体 （ Ｇ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ — ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｄ Ｒ ｅ ｃ ｅ ｐ — ｔ ｏ ｒ ｓ ， ＧＰ Ｃ Ｒｓ ） 是 人 类 基 因 组 编 码 的 最 丰 富 的 一 类
在 ＧＰ Ｃ Ｒ 的 内 吞 后 分 选 过 程 中 发 挥 着 重 要 的 作
白家 族分 成两 个亚 家族 ， 亚 家族 Ｉ包括 ＧＡ Ｓ Ｐ 一 １到
ＧＡＳ Ｐ － ５ ， 在 Ｃ末 端 区之 外 都 含 有 由 １ ５个 氨 基 酸 组成 的重复 基 序 ， 称 为“ ＧＡＳ Ｐ基 序 ” （ 图 １ ） ； 亚 家
族 Ｉ Ｉ 包括 Ｇ ＡＳ Ｐ 一 ６到 ＧＡＳ Ｐ 一 １ Ｏ ， 都 不 含 有 这 个 基
G蛋白偶联受体
很多其他激素类物质作用于相应的靶细胞时，都是先同膜表面的特异受体相结合，再引起膜内侧胞浆中cAMP含量的增加（有时是它的减少），实现激素对细胞内功能的影响。
这样就把cAMP称作第二信使，这是相对于把激素分子这类外来化学信号看作第一信使而言的。
导致cAMP产生的膜结构内部的过程颇为复杂：它至少与膜中三类特殊的蛋白质有关。
第一类是能与到达膜表面的外来化学信号作特异性结合的受体蛋白质，这是一些真正可以称作受体的物质。
目前已用分子生物学的方法证明，它们是一些独立的蛋白质分子；已经确定的近100种这类受体，都具有类似的分子结构，也属于同一蛋白质家族：即它们都由约300~400个氨基酸残基组成，有一个较长的细胞外N-末端，接着在肽链中出现7个由22~28个主要为疏水性氨基酸组成的α-螺旋，说明这肽链至少要反复贯穿膜7次，形成一个球形蛋白质分子，还有一段位于膜内侧的肽链C-末端。
目前认为，受体分子中第7个跨膜螺旋是能够识别、即能结合某种特定外来化学信号的部位。
在受体因结合了特异化学信号而激活时，将进而作用于膜中另一类蛋白质，即G-蛋白质。
G-蛋白是鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding protein）的简称，也是存在于膜结构中的一类蛋白质家族，根据它们分子结构中少数氨基酸残基序列上的不同，已被区分出有数十种，但结构和功能极为相似。
G-蛋白通常由α-、β-、和γ-3个亚单位组成；α-亚单位通常起催化亚单位的作用，当G-蛋白未被激活时，它结合了一分子的GDP（二磷酸鸟苷）；当G-蛋白与激活了的受体蛋白在膜中相遇时，α-亚单位与GDP分离而又与一分子的GTP（三磷酸鸟苷）结合，这时α-亚单位同其他两个亚单位分离，并对膜结构中（位置靠近膜的内侧面）的第三类称为膜的效应器酶的蛋白质起作用，后者的激活（或被抑制）可以引致胞浆中第二信使物质的生成增加（或减少）。
上述肾上腺素的作用，就是先由激素激活膜上相应的受体后，通过一种称为Gs（兴奋性G-蛋白）的G-蛋白的中介，激活了作为效应器酶的腺苷酸环化酶，使胞浆中的ATP生成了起第二信使作用的cAMP。
G蛋白偶联受体在昆虫中作用机理及功能的研究进展
选题原因：我在学校SRT项目中做的课题是“吡蚜酮作用于褐飞虱5-羟色胺受体的药理研究”，而且在实验室也进行的SK和TK神经肽受体的克隆这两个神经肽受体就属于G蛋白偶联受体。
G蛋白偶联受体参与众多生理过程，如：感光（视紫红质是一大类可以感光的G蛋白偶联受体），嗅觉（可以感知气味分子和费洛蒙），行为和情绪的调节（好斗和侵略行为）等。
对G蛋白偶联受体进行生物学研究有利于了解昆虫行为，以G蛋白偶联受体受体为靶标，设计新型特异性杀虫剂提供理论基础。
从而达到控制害虫的作用。
G蛋白偶联受体在昆虫中作用机理及功能的研究进展蔡晓艺吴顺凡摘要：嗅觉受体，多巴胺受体，5- 羟色胺都属于G蛋白偶联受体，昆虫的嗅觉对昆虫的栖息地选择、觅食、群集、趋避、繁殖以及信息传递等行为具有重要的影响。
嗅觉受体(olfactory receptors, Ors)是G 蛋白偶联受体( Gprotein-coupled receptor)的一种, 是嗅觉系统的关键成分。
多巴胺调控昆虫的交配、发育、嗅觉以及运动行为等，特别对 DAＲs 的信号转导、生理以及药理学功能。
TK对于果蝇的攻击行为，求爱行为有明显的影响。
CK对于昆虫的取食有明显的促进作用。
本文主要综述了多巴胺在昆虫中的调控、分布及所参与的生理功能，如多巴胺调控昆虫的交配、发育、嗅觉以及运动行为等，特别对DA Ｒs 的信号转导、生理功能以及药理学等方面进行了详细评述。
5-HT 通过结合特异性的 G 蛋白偶联受体在昆虫体内发挥不同的神经调控作用，调节昆虫主要的行为活动，比如取食、生物钟、聚集、学习和记忆等。
不同昆虫 5-HT 受体药理学性质存在差异，将为以 5-HT 受体为靶标，设计新型特异性杀虫剂提供理论基础。
关键词：G 蛋白偶联受体，昆虫嗅觉神经，昆虫嗅觉，药理学Abstract：olfactory receptors（Ors），dopamine receptors（DAＲs），5-hydroxytryptamine（5-HT）are belong to G protein-coupled receptors,The olfaction has many important effects on insect behavior, including habitat choosing , food hunting, gathering, tropism , reproduction , signal communication , etc .Olfactory receptor ( OR), as a kind of G protein-coupled receptors , is a key component of the olfactory system . In this review,we summarized the current knowledge on the modulation of DA,its distribution in nervous and non-nervous tissues,and its physiological functions in insects，such as its involvement in modulating insect mating，development，olfaction and locomotion．Especially，the recent progress about signal transduction，physiological roles and pharmacological properties of insect dopamine receptors was reviewed in detail．5-HT plays various important physiological roles in insects through specific G protein-coupled receptors，such as feeding,circadian behavior,aggregation,learning and memory．The pharmacological differences of 5-HT receptors from different insects will provide fundamental basis for designing and developing new specific insecticides for pest management．前言：为了感知所处环境的物理化学性质, 生物体进化出了高度特异性的感觉系统。
g蛋白偶联受体的作用机制
g蛋白偶联受体的作用机制
G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor，简称GPCR）是一类存在于细胞膜上的跨膜蛋白，能够传递外界信号并使细胞做出相应的反应。
GPCR广泛分布于生物体内，参与调节多种生理过程，包括视觉、嗅觉、味觉、免疫系统和神经系统等。
1. GPCR结构
GPCR由七个跨膜α螺旋构成，其中第三和第七个螺旋通过细胞膜，并通过胞内和胞外环路连接。
这种结构使得GPCR能够感知胞外信号并通过胞内的G蛋白偶联完成信号转导过程。
2. G蛋白偶联
GPCR与G蛋白相互作用，并通过G蛋白实现信号传导。
G蛋白是一种能够在活性和非活性状态之间切换的蛋白质。
当GPCR受体被配体激活时，GPCR会发生构象变化，使得G蛋白与其结合，并激活G蛋白。
激活的G蛋白可以进一步与其他蛋白质相互作用，例如酶或离子通道，从而调节细胞内的信号级联反应。
这种信号传导过程可以触发细胞内的生物化学反应，最终导致细胞做出相应的生理效应。
3. 信号转导路径
GPCR通过不同的信号转导路径参与细胞内的调节。
最常见的信号转导机制是通过G蛋白介导的胞内信号级联反应。
但也有一些GPCR可以通过其他途径实现信号转导，如β-内酰胺受体通过蛋白激酶A（protein kinase A）进行信号转导。
4. 药物作用靶点
GPCR是许多药物的重要作用靶点，被广泛应用于临床治疗。
根据其结构和功能的差异，GPCR可分为多个家族，每个家族均对应不同的药物靶点。
因此，深入了解GPCR的作用机制可以帮助我们开发和优化药物治疗手段。
细胞生物学——G蛋白耦联受体的信号转导
信号转导 (Signal Transduction)，
功能的过程称为 其最终目的是使机体在整体上对外 ein coupled receptor
概念：一种与三聚体G蛋白偶联的细胞表面受体。
地位：迄今发现的最大的受体超家族，其成员 有1000多个。
细胞信号 转导是以 receptor为 结构基础 的，其中 receptor有 两种类型： intracellula r receptor and extracellul ar receptor. G-protein coupled receptor属 于 extracellul ar receptor
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cAMP信号转导过程
G蛋白偶联受体中的G蛋白与GDP结合呈失 活状态。当外界激素分子与G蛋白偶联受体中 的受体蛋白结合后，偶联的三聚体G蛋白解离。 G α-GTP处于活化状态，GDP被GTP代替与G α结 合，激活腺苷酸环化酶，从而大大提高了靶细 胞内cAMP的水平。cAMP特异地与PKA结合，将 其活化。活化的PKA转移进入细胞核，与基因 调控蛋白作用，使其磷酸化，接着磷酸化的基 因调控蛋白与靶细胞的调控序列结合，靶基因 被表达。 该过程通过第二信使cAMP的介导和cell的级 联反应实现了信号的放大，增强了靶基因的表 达。
G蛋白偶联受体
由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要 包括：cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。
G蛋白耦联型受体 - cAMP信号途径
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cAMP信号 的组分
Rs和Ri(激活型|抑制型激素受体) Gs和Gi(激活型|抑制型调节蛋白) Adenylate cyclase(在Mg2+或Mn2+的存在下， 腺苷酸环化酶催化ATP生成cAMP。) Protein kinase A(在没有cAMP时，以钝化复 合体形式存在;结合cAMP后PKA被活化，可 降解cAMP生成5’-AMP，起终止信号的作 用) cAMP phosphodiesterase(可降解cAMP生成 5’-AMP，起终止信号的作用)