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細(xì)胞生物學(xué):受體與信號(hào)的接收

發(fā)布時(shí)間:2014-12-29 共1頁

  細(xì)胞通訊中,由信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞送出的信號(hào)分子必須被靶細(xì)胞接收才能觸發(fā)靶細(xì)胞的應(yīng)答,接收信息的分子稱為受體( receptor),信號(hào)分子則被稱為配體(ligand)。

  ■ 受體存在的部位

  信號(hào)分子識(shí)別并結(jié)合的受體通常位于細(xì)胞質(zhì)膜或細(xì)胞內(nèi),所以有兩類受體:

  ● 表面受體(surface receptor)

  于細(xì)胞質(zhì)膜上的稱為表面受體(surface receptor)

  ● 細(xì)胞內(nèi)受體(intracellular receptor)

  位于胞質(zhì)溶膠、核基質(zhì)中的受體稱為細(xì)胞內(nèi)受體(intracellular receptor)。

  表面受體主要是同大的信號(hào)分子或小的親水性的信號(hào)分子作用,傳遞信息。而細(xì)胞內(nèi)受體主要是同脂溶性的小信號(hào)分子作用(圖5-5)。

圖5-5 細(xì)胞表面受體與細(xì)胞內(nèi)受體

  ■ 細(xì)胞內(nèi)受體

  細(xì)胞內(nèi)受體通常有兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域, 一個(gè)是與DNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域, 另一個(gè)是激活基因轉(zhuǎn)錄的N端結(jié)構(gòu)域。此外有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn),一個(gè)是與配體結(jié)合的位點(diǎn),位于C末端,另一個(gè)是與抑制蛋白結(jié)合的位點(diǎn),在沒有與配體結(jié)合時(shí),則由抑制蛋白抑制了受體與DNA的結(jié)合,若是有相應(yīng)的配體,則釋放出抑制蛋白(圖5-6)。

圖5-6 細(xì)胞內(nèi)受體的結(jié)構(gòu)示意圖

  細(xì)胞內(nèi)受體在接受脂溶性的信號(hào)分子并與之結(jié)合形成受體-配體復(fù)合物后就成為轉(zhuǎn)錄促進(jìn)因子,作用于特異的基因調(diào)控序列,啟動(dòng)基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)(圖5-7)。

圖5-7 糖皮質(zhì)激素受體激活

(a) 類固醇激素通過擴(kuò)散穿過細(xì)胞質(zhì)膜;(b)激素分子與胞質(zhì)溶膠中的受體結(jié)合;(c)抑制蛋白與受體脫離,露出與DNA結(jié)合和激活基因轉(zhuǎn)錄的位點(diǎn);(d)被激活的復(fù)合物進(jìn)入細(xì)胞核;(e)與DNA增強(qiáng)子區(qū)結(jié)合;(f)促進(jìn)受激素調(diào)節(jié)的基因轉(zhuǎn)錄。

  ■ 細(xì)胞表面受體

  位于細(xì)胞質(zhì)膜上的受體稱為表面受體,主要有三種類型∶離子通道偶聯(lián)受體(ion-channel linked receptor)、G-蛋白偶聯(lián)受體(G-protein linked receptor)、酶聯(lián)受體(enzyme-linked receptor)(圖5-8)。

圖5-8 三種類型的細(xì)胞表面受體

(a)離子通道偶聯(lián)受體;(b)G-蛋白偶聯(lián)受體;(c)酶聯(lián)受體。

  ● 離子通道偶聯(lián)受體(ino-channel linked receptor)

  具有離子通道作用的細(xì)胞質(zhì)膜受體稱為離子通道受體, 這種受體見于可興奮細(xì)胞間的突觸信號(hào)傳導(dǎo),產(chǎn)生一種電效應(yīng)(圖5-9)。

圖5-9 離子通道偶聯(lián)受體與信號(hào)傳導(dǎo)

  ①動(dòng)作電位到達(dá)突觸末端,引起暫時(shí)性的去極化;②去極化作用打開了電位門控鈣離子通道,導(dǎo)致鈣離子進(jìn)入突觸球;③Ca2+濃度提高誘導(dǎo)分離的含神經(jīng)遞質(zhì)分泌泡的分泌,釋放神經(jīng)遞質(zhì);④Ca2+引起儲(chǔ)存小泡分泌釋放神經(jīng)遞質(zhì);⑤分泌的神經(jīng)遞質(zhì)分子經(jīng)擴(kuò)散到達(dá)突觸后細(xì)胞的表面受體;⑥神經(jīng)遞質(zhì)與受體的結(jié)合,改變受體的性質(zhì);⑦離子通道開放,離子得以進(jìn)入突觸后細(xì)胞;⑧突觸后細(xì)胞中產(chǎn)生動(dòng)作電位。

  煙堿樣乙酰膽堿受體(nicotinic acetylcholine receptor)是研究得比較清楚的離子通道偶聯(lián)受體,它存在于脊椎動(dòng)物骨骼肌細(xì)胞以及某些魚的放電器官細(xì)胞的質(zhì)膜上,受體與乙酰膽堿結(jié)合,引起Na+通道的開放,Na+流入靶細(xì)胞,使得質(zhì)膜去極化并引起細(xì)胞的收縮。

  如何通過實(shí)驗(yàn)分離煙堿樣乙酰膽堿受體并證明煙堿樣乙酰膽堿受體具有通道偶聯(lián)受體的作用?

  ● G-蛋白偶聯(lián)受體(G-protein linked receptor)

  這類受體的種類很多,在結(jié)構(gòu)上都很相似∶都是一條多肽鏈,并且有7次α螺旋跨膜區(qū)(圖5-10)。這種7次跨膜受體蛋白的超家族包括視紫紅質(zhì)(脊椎動(dòng)物眼中的光激活光受體蛋白),以及脊椎動(dòng)物鼻中的嗅覺受體。

圖5-10 G-蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)

  每一種G-蛋白偶聯(lián)受體都有7個(gè)α螺旋的跨膜區(qū),信號(hào)分子與受體的細(xì)胞外部分結(jié)合,并引起受體的細(xì)胞內(nèi)部分激活相鄰的G-蛋白。

  ● 酶聯(lián)受體(enzyme linked receptor)

  這種受體蛋白既是受體又是酶,一旦被配體激活即具有酶活性并將信號(hào)放大,又稱催化受體(catalytic receptor)。按照受體的細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域是否具有酶活性將此類受體分為兩大類:缺少細(xì)胞內(nèi)催化活性的酶聯(lián)受體和具有細(xì)胞內(nèi)催化活性的酶聯(lián)受體。

  舉例說明什么是缺少細(xì)胞內(nèi)催化活性的酶聯(lián)受體和具有細(xì)胞內(nèi)催化活性的酶聯(lián)受體?

  非酪氨酸激酶受體(nonreceptor tyrosine kinases)就是缺少細(xì)胞內(nèi)催化活性的酶聯(lián)受體。雖然這種受體本身沒有酶的結(jié)構(gòu)域,但實(shí)際效果與具有酶結(jié)構(gòu)域的受體是一樣的(圖5-11)。

圖5-11 缺少細(xì)胞內(nèi)酪氨酸激酶的酶聯(lián)受體

  受體與酪氨酸激酶是分開的,配體與受體結(jié)合后,受體形成二聚體,兩個(gè)酪氨酸激酶分別與受體結(jié)合并被激活。

  細(xì)胞內(nèi)具有催化結(jié)構(gòu)域的酶聯(lián)受體有很多種類型, 包括具有鳥苷環(huán)化酶活性受體和磷酸酶的活性(圖5-12a,b)受體、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶活性受體或酪氨酸蛋白激酶的活性的受體(圖5-12c,d)。

圖5-12 具有細(xì)胞內(nèi)催化結(jié)構(gòu)域的酶聯(lián)受體

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