G蛋白与跨膜信号转导课件

第4章g蛋白和transmembrane信号传递，(1小时)，1，课程ppt，环境信号被质膜表面的受体接受后，通过transmembrane信号传递将细胞外信号转换为细胞内信号，然后进一步传递引起生理、生化反应和遗传性状的表达。GTP结合蛋白(GTP-bindingprotein，G，G蛋白)在动物细胞transmembrane信号传递中起着重要作用，将原生质膜表面受体与原生质膜内部的效应器结合。与动物同族的g蛋白也存在于植物中。g蛋白结合受体需要g蛋白的参数来转换信号。2，学习交换PPT，1。g蛋白概述，1.1G蛋白的概念，g蛋白(Gprotein)都叫GTP结合调控蛋白(GTPbindingregulatoryprotein，简称GTP)，这些蛋白质的生理活性是三磷酸基团(triphosphate guanosides，GTP)它接受细胞外信号，在细胞内信号产生之间进行膜上信号转换，因此也称为结合蛋白或信号转换蛋白。广义g蛋白(g-binding protein)是指所有可以与GTP/GDP结合的蛋白质，其中一些可能与细胞信号传递没有直接关系，例如蛋白质合成的肾脏因子(elongationfactor)。3，学教信PPT，1.1G蛋白的概念，在细胞信号传递过程中起重要作用的g蛋白主要有两类，与膜受体结合的异种三聚g蛋白，存在于称为小g蛋白(smallGTP-bindingproteins)的不同细胞部位的g蛋白，特征：分子量小(20 30k da)，均为单体。g蛋白的发现是生命学界的一大成就，1994年诺贝尔生理医学奖授予了A.Gilman和M.Rodbell，他们在发现g蛋白的过程中做出了重要贡献。4，学习交换PPT，1.2G蛋白的基本结构，精制三聚体g蛋白在溶液中的分子量为100kDa左右，具有，的3个子基组成，通常和子基相结合。在各种g蛋白中，alpha子键的差异最大，因此alpha子键被用作g蛋白分类的基础。异种三聚体g蛋白在结构上没有跨膜蛋白的特性，但可以固定在细胞膜内部，主要通过其亚基氨基酸残基的酯化修饰，例如，部分alpha亚基的肉豆蔻碱化，子基中部分氨基酸残基的异戊子，5，学习交换PPT，1.3异种三聚g蛋白的种类，已从动物中分离出20多种不同种类的亚基，6种亚基，12种以上的亚基，进行鉴定，大部分是通过分子克隆方法获得的。理论上可以形成数千个异种三聚g蛋白，增加转基因信号的多样性。根据对腺苷环化酶的作用，动物异种三聚体g蛋白：植物的相关资料相对较少，ADAS中g 为1种，为1种，为2种。取决于功能：1。刺激性g蛋白(stimulatelyGprotein，Gs)2) 2。抑制性g蛋白(inhibitoryGprotein，Gi)3。在视觉细胞中传递光信号的载体(transdupin，gt)，6，交换PPT，2。G蛋白信号传递途径，G蛋白参与的信号传递途径是生物体中更保守的transmembrane信号传递机制，它有三个主要成分，(1)与G蛋白结合，因此有G蛋白结合受体(GPCR)。动物最重要的是激素受体。(2)膜内部表面的异种三聚g蛋白，(3)膜或膜内部表面的效应器(effectors)(包括效果酶和离子通道)。动物腺苷环化酶(AC)、植物磷酸脂酶C(PLC)、Ca2通道/K通道等。7，学习交换PPT，三聚体g蛋白活性循环，原生质膜效应酶主要由g 控制。肌质膜或细胞质的效果酶似乎主要由g 控制。，8，学习AC PPT，任何刺激信号和该膜的特定受体结合，激活受体向g蛋白传递信号，g蛋白的 subunit与GTP结合激活。活性亚单位与、亚单位分离，处于自由状态，活性亚单位引起腺苷环化酶、PLC等效应器，将细胞外信号转化为细胞内信号。如果具有alpha子键的GTP酶将与子基结合的GTP水解为GDP，则alpha子键将恢复激活，并与，子基复合。在动物中，腺苷环化酶是Gs型g蛋白的内膜效应器。phosphate lipase c(PLC)在g蛋白信号系统中被发现为效应器。9，学习通讯PPT，G调节作用如霍乱发病机制，霍乱毒素(CTX)是霍乱菌产生的肽，它通过细胞表面将细胞质、催化细胞内NAD+的ADP核糖基结合到g蛋白的亚基；这种不可逆转的修改可能会使g蛋白与GTP结合，但会失去GTP水解酶活性，GTP无法水解为GDP。因此，活性体系总是与腺苷酸环化酶结合，长期激活，细胞的cAMP增加了100倍以上，将含有大量膜蛋白的水分流入肠道，引起严重腹泻。10，学习交换PPT，G蛋白下游效应器，动物中G蛋白的下游效应器有多种，包括原生质膜的离子通道和多种效果酶；腺苷环化酶、磷脂酶、磷脂酶等效果酶。离子通道主要是Ca2+通道和k通道。在植物中用分子方法理解的g蛋白效应器还不多。一些药理学实验证明，g蛋白的下游效应器包括k通道、PLD、Ca2+通道和PLC等。11，学习通信PPT，3。g蛋白的生物学意义至少有两种生物学意义：一，起信号放大作用。首先，g蛋白结合受体能激活很多g蛋白。第二，一般来说，外部信号和受体的结合时间短，不能产生足够的放大效果，而g蛋白与GTP结合需要很长的激活时间，因此，即使信号分子和受体分离，g蛋白也能激活效应器，产生第二信使。像