細胞生物學：蛋白的結構與功能
發布時間：2014-12-29 共1頁
蛋白偶聯受體及信號轉導
細胞質膜上最多，也是最重要的信號轉導系統是由G-蛋白介導的信號轉導。這種信號轉導系統有兩個重要的特點：①系統由三個部分組成：7次跨膜的受體、G蛋白和效應物（酶）； ②產生第二信使。
5.2.1 G蛋白的結構與功能
G蛋白，即GTP結合蛋白（GTP binding protein），參與細胞的多種生命活動，如細胞通訊、核糖體與內質網的結合、小泡運輸、微管組裝、蛋白質合成等。
■ 異源三體G蛋白（heterotrimeric G protein）的結構組成
G蛋白偶聯系統中的G蛋白是由三個不同亞基組成的異源三體，三個亞基分別是α、β、γ， 總相對分子質量在100kDa左右。G蛋白有多種調節功能， 包括Gs和Gi對腺苷酸環化酶的激活和抑制、對cGMP磷酸二酯酶的活性調節、對磷酯酶C的調節、對細胞內Ca2+濃度的調節等， 此外還參與門控離子通道的調節（表5-2）。
表5-2 某些G蛋白的功能
| 效應物 | G蛋白 | 作用 |
| 腺苷酸環化酶 | Gs | 激活酶活性 |
| Gi | 抑制酶活性 | |
| K+離子通道 | Gi | 打開離子通道 |
| 磷脂酶C | Gp | 激活酶活性 |
| cGMP磷酸二脂酶 | Gt | 激活酶活性 |
● G蛋白循環（G protein cycle）
在G蛋白偶聯信號轉導系統中， G蛋白能夠以兩種不同的狀態結合在細胞質膜上。一種是靜息狀態，即三體狀態； 另一種是活性狀態， G蛋白由非活性狀態轉變成活性狀態，爾后又恢復到非活性狀態的過程稱為G蛋白循環（G protein cycle，圖5-23）。G蛋白的這種活性轉變與三種蛋白相關聯：
● GTPase激活蛋白（GTPase-activating protein，GAPs）
● 鳥苷交換因子（guanine nucleotide-exchange factors，GEFs）
● 鳥苷解離抑制蛋白（guanine nucleotide-dissociation inhibitors，GDIs）
圖5-23 G蛋白循環
G蛋白與GDP結合時是非活性狀態，如果無活性的G蛋白與GDI結合，則處于被抑制狀態（無活性），如果G蛋白與GEF相互作用，將GDP換成了GTP，G蛋白則被激活，可啟動下游反應。處于活性狀態的G蛋白與GTPase激活蛋白（GAP）相互作用，會激活GTPase，使GTP水解成GDP， 此時的G蛋白又恢復到無活性狀態。
■ G蛋白的信號轉導作用［醫學教 育網 搜集整理］
在G蛋白偶聯受體的信號轉導中G蛋白起重要作用， 它能夠將受體接受的信號傳遞給效應物， 產生第二信使，進行信號轉導， 某些G蛋白可直接控制離子通道的通透性（圖（圖5-24）。一個典型的例子是通過神經遞質乙酰膽堿調節心肌收縮。
圖5-24 G蛋白偶聯受體能夠激活心肌質膜的K+離子通道打開
（a）神經遞質乙酰膽堿與心肌細胞的膜受體結合，使得G蛋白的α亞基與β、γ亞基分開；（b）激活的β、γ亞基復合物同K+離子通道結合并將K+離子通道打開；（c）α亞基中的GTP水解，導致α亞基與β、γ亞基重新結合，使G蛋白處于非活性狀態，使K+離子通道關閉。
