细胞信号转导 G蛋白偶联受体

COVER细胞信号转导与G蛋白偶联受体信号通路·受体激活·第二信使·药物靶点2026年课程导览01信号转导总览细胞通讯方式与信号转导基本要素02GPCR结构与激活受体结构特征与配体结合机制03胞内信号级联G蛋白循环、效应器与第二信使04生理功能与疾病生理调控、药物靶点与临床意义01信号转导总览细胞如何听见外界的声音从信号分子到细胞应答，认识信号转导的基本框架细胞为何需要信号转导从单细胞到多细胞，协作离不开信号交流细胞感知与应答环境是生命活动的基础细胞信号转导研究，正是解开这一切的钥匙感知环境持续监测外界营养、温度与化学物质变化协调行为统一调度生长、代谢与分化做出应答调整基因表达、酶活性与运动方式异常致害信号通路失调与疾病发生密切相关细胞通讯的主要方式内分泌信号分子经血液

远距离

运输，作用于全身靶细胞旁分泌信号分子扩散作用于

邻近细胞，作用范围有限自分泌细胞分泌的信号作用于

自身，常见于免疫与生长调控神经递质神经元末梢释放，跨越

突触间隙

作用于靶细胞接触依赖信号：相邻细胞通过表面分子

直接识别

与作用信号转导的基本要素“一个信号分子被识别，往往只是级联反应的开始。”第1环信号分子信号分子也称配体，包括激素、神经递质、生长因子、气味分子等。第2环受体受体识别并结合配体，将化学信号转换为胞内信号。第3环胞内传递胞内传递通过G蛋白、激酶等中间分子逐级传递。第4环效应器效应器产生第二信使或直接引发反应的关键分子。第5环细胞应答细胞应答表现为代谢改变、基因表达调整或运动变化。细胞受体的四大类型受体是信号进入细胞的门户受体种类多样，各以不同机制将胞外信号转译为胞内应答——信号转换的方式是区分它们的关键线索。四大受体类型对比受体类型结构与特点信号转换方式G蛋白偶联受体七次跨膜，偶联G蛋白激活G蛋白与第二信使离子通道型受体配体门控通道离子跨膜流动酶联型受体自带或偶联酶活性直接催化磷酸化等反应核受体位于胞内或核内直接调控基因转录信号转换强度快/直接G蛋白偶联受体

是数量最多、功能最广的一类02GPCR结构与激活七次跨膜的分子天线解析GPCR的结构特征与配体激活机制认识GPCR家族人体内数量最多的膜受体家族全称G蛋白偶联受体，因通过G蛋白传递信号而得名。家族庞大人类基因组中编码数百个成员，构成最大的受体家族。配体多样可识别激素、神经递质、气味分子、光信号等。分布广泛几乎参与所有组织与器官的生理调节。i按序列与功能，常分为多个亚家族，各具特征。七次跨膜的结构密码正是这种结构，让受体能够"感受"配体并向外传递信号七次跨膜螺旋肽链来回穿越细胞膜

七次，形成特征性的螺旋束胞外区包含N端与胞外环，负责识别与结合配体胞内区包含C端与胞内环，负责与G蛋白结合并传递信号构象可塑受体是柔性分子，能在不同状态下切换形态配体如何激活受体一次结合，牵动整个胞内信号部分配体也作为拮抗剂，占据结合位点却不激活受体第1步配体结合配体结合信号分子停靠在受体胞外区的结合口袋第2步构象变化构象变化结合引发受体螺旋束的相对运动与重排第3步暴露位点暴露位点胞内侧的G蛋白结合面被打开第4步激活G蛋白激活G蛋白受体作为"分子开关"，启动下游级联03胞内信号级联信号如何被放大传递展开G蛋白循环、效应器酶与第二信使通路G蛋白的激活循环结合GTP则开、水解GDP则关，是信号传递的核心节律①

静息状态α亚基结合GDP三聚体与受体分离②

激活状态受体促使α亚基结合GTP与βγ亚基解离④

自我终止α亚基水解GTP为GDP重新回到静息状态③

执行功能游离的α亚基与βγ亚基分别作用于下游效应器GTP循环G蛋白亚型的效应分工不同的G蛋白，通往不同的信号终点同一种受体通常只偶联特定亚型，保证了信号传递的特异性亚型激活的效应器效果方向Gs腺苷酸环化酶促进cAMP生成Gi腺苷酸环化酶抑制cAMP生成Gq磷脂酶C生成IP3与DAGG12/13小G蛋白相关通路调控细胞骨架与收缩第二信使系统第二信使把一次结合转化为多处响应，是信号放大的关键环节cAMP由腺苷酸环化酶生成激活蛋白激酶A参与代谢与基因调控IP3促进内质网释放钙离子升高胞质钙浓度DAG留在膜上激活蛋白激酶C钙离子作为普遍的胞内信号参与分泌、收缩、基因表达共同特点分子小扩散快可被快速合成与降解信号放大与终止既要有力传递，也要及时叫停级联放大让信号增强，而终止机制保证可控信号放大一个受体可激活多个G蛋白，逐级放大信号强度一个效应器酶可催化生成大量第二信使分子微弱的外界刺激也能引发显著的细胞反应信号终止α亚基水解GTP，自动关闭下游通路第二信使被专一性酶降解受体被磷酸化修饰，发生脱敏现象04生理功能与疾病从生理调控到药物靶点关联生理功能、疾病机制与临床用药意义GPCR的生理调控功能视觉与嗅觉视紫红质感知光信号，嗅觉受体识别气味分子。神经传递多巴胺、乙酰胆碱等递质通过GPCR发挥作用。心血管调节肾上腺素调节心率与血管张力。内分泌调控多种激素通过GPCR调控代谢与生殖。总结GPCR堪称细胞感知外界的通用接口GPCR与疾病关联信号失衡，往往是疾病的起点功能获得型突变受体在无配体时也持续激活，导致信号过度。功能丧失型突变受体无法正常应答，信号传递中断。表达异常受体数量上调或下调，打破信号平衡。自身抗体抗体错误激活受体，引发自身免疫相关问题。GPCR作为药物靶点从分子机制走向临床治疗GPCR是当前药物研发中最受关注的靶点家族靶GPCR药物作用机制重要地位GPCR是当前药物研发中最受关注的靶点家族激动剂模拟天然配体，激活受体产生治疗作用拮抗剂阻断受体，抑制