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第四章 G蛋白与信号转导 　 【目的要求】 1．掌握G蛋白、小G蛋白的概念；G蛋白基本结构。 2．熟悉G蛋白的种类；G蛋白通过AC和PLC的信号转导机制。 3．了解G蛋白的发现和意义；G蛋白通过某些受体门控离子通道和cGMP-PDE的信号转导机制；小G蛋白的特点。 　 　G 蛋白： 　　　是鸟苷酸结合蛋白（guanosine nucleotide-binding protein）的简称，是指能与 GTP 或 GDP 结合，与膜受体偶联而具有信号转导作用的蛋白质。　 一、G 蛋白概况　 （一）G 蛋白的发现和意义 　　　Rodbell 等在 20 世纪 70 年代发现跨膜信号转导需要 GTP 存在。 　　　1977年，Gilman发现了G蛋白。 　　　1981年，Gilman纯化了G蛋白。 　　　1994年，Gilman 和 Rodbell 获医学和生理学诺贝尔奖。　　　 　 　 　 　发现G 蛋白的意义： 　　　它揭示了细胞外信号如何转换为细胞内信号的真正机制，从而开辟了细胞信号跨膜转导研究的新时代。 　 　G 蛋白： 　　　与细胞膜受体偶联的G蛋白由3个不同的亚基组成，又称为异三聚体G蛋白。 　小G蛋白： 　　　分散在细胞内有类似G蛋白作用的单体蛋白，因分子量小而得名。如ras表达产物。 　 （二）G蛋白基本结构 　　　位于细胞膜的胞浆侧。 　 　 　G蛋白由三个亚基组成： 　　G?：39~46kD，20多种，有GTP或GDP结合位点、GTP酶活性、ADP核糖基化位点、毒素修饰位点及受体和效应器结合位点等。 　　G?：36kD，6种。 　　G? ：7~8kD，10多种。 　　　　 　 　G蛋白有两种构象形式： 　　活化型：G?与GTP结合，与G? ?分离。 　　非活化型：G?与GDP结合，与G? ?结合成三聚体。 　　　　 　 　 　 （三）G蛋白的种类 　1.　 Gs型G蛋白 　　　激活AC，激活钙通道，抑制钠通道。 　2.　 Gi型G蛋白 　　　抑制AC，抑制钙通道，活化钾通道、PLC和PLA2。 　 　 　　　　 　 　　　　 　 　3.　 Gt型G蛋白 　　　分布在视网膜的感光细胞，与视紫红质结合，激活cGMP-PDE，传递光反应冲动。 　　 　　　　 　 　4. Gg 、 Go 及 Gq 型 G 蛋白 　　　 Gg 是味蕾组织中的一种 G 蛋白，与味觉的信号转导有关。 　　　 Go 存在于脑组织中，能调节磷脂代谢，可能与肌醇磷酸信号转导有关。 　　　 Gq 与磷脂代谢有关，其活性不受细胞毒素的修饰。 　 　5. G 蛋白的βγ亚基 　　　活化的βγ亚基复合物也可直接激活胞内靶分子，具有传递信号的功能。如心肌细胞中G蛋白偶联受体在乙酰胆碱刺激下，活化的βγ亚基复合物能开启质膜上的K+通道，改变心肌细胞的膜电位。 二、G 蛋白信号转导机制　 （一）G 蛋白通过 AC 的信号转导机制 　1.　信号分子结合改变受体构象； 　2.　受体与 G 蛋白结合并使其激活； 　3.　GTP 取代 GDP，G? 游离； 　4.　G? 结合并激活 AC，产生 cAMP； 　5.　GTP 水解， G? 与 ?? 再结合。　 　 　 　 　 　　　Gs型G蛋白的?亚基通过与受体和AC的结合和解离达到信号跨膜传递的介导和终止，GDP与GTP的互变起触媒作用。 　　　实验一、用非水解GTP类似物GMP-P(NH2)P代替GTP。 　　　 　 　实验二、霍乱毒素（cholera toxin）实验　 　　　霍乱毒素能催化ADP核糖基共价结合到Gs的?亚基上，致使?亚基丧失GTP酶的活性，使?亚基处于持续活化状态，腺苷酸环化酶永久性活化。导致霍乱病患者细胞内Na+和水持续外流，产生严重腹泻而脱水。 　 　 　　百日咳毒素（Pertussis toxin）作用　 　　　百日咳毒素能催化Gi? 发生ADP核糖基化，致使?亚基的GTP与GDP交换抑制，使?亚基处于持续非活化状态，因此不能抑制AC，使cAMP浓度升高。导致患儿阵发性痉挛性咳嗽，即百日咳(whooping cough)。 　 （二）G蛋白通过某些受体门控离子通道的信号转导机制 　　　 　　　　　　　 　 　　　 　 　　　 　 例： 　迷走神经兴奋→Ach → M受体→ G ?? → K＋通道开放→ 膜超极化 　 　　　 　 （三）G 蛋白通过 PLC 的信号转导机制 　　　G 蛋白激活 PLC，PLC 催化膜磷脂PIP2 产生 IP3 和 DAG 两种第二信使，再分别调节细胞中 Ca2＋ 的浓度和 PKC 的活性。　　　　 　 　 　 （四）G 蛋白通过 cGMP-PDE 的信号转导机制 　　　发生在视网膜上。 　　　　 　 　 　 　　　通过激活GTP酶活性