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1.简述G蛋白偶联受体所介导的信号通路的异同
G蛋白偶联受体所介导信号通路分为三类:
①激活离子通道;②激活或抑制腺苷酸环化酶,以cAMP 为第二信使;③激活磷脂酶C ,以IP3 和DAG 作为双信使 激活离子通道:
当受体与配体结合被激活后,通过偶联G蛋白的分子开关作用,调控跨膜离子通道的开启和关闭,进而调节靶细胞的活性。
激活或抑制腺苷酸环化酸的cAMP信号通路:
细胞外信号(激素,第一信使)与相应G蛋白偶联的受体结合,导致细胞内第二信使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。腺苷环化酶调节胞内cAMP的水平,cAMP被环腺苷酸磷酸二酯酶降解清除。
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cAMP信号通路主要是通过活化cAMP依赖性蛋白激酶A (PKA) ,激活靶酶开启基因表达,从而表现出不同的效应。 蛋白激酶A 由2个催化亚基和2个调节亚基组成,cAMP的结合可改变调节亚基的构象,释放催化亚基产生活性。
蛋白激酶A被激活后,一方面通过对底物蛋白的磷酸化,引起细胞对胞外信号的快速反应;另一方面,其催化亚基可进入细胞核,磷酸化cAMP应答元件结合蛋白 (CREB) 的丝氨酸残基。磷酸化的CREB蛋白被激活,它作为基因转录的调节蛋白识别并结合到靶细胞的cAMP应答元件 (CRE) 启动靶基因的转录,引起细胞缓慢的应答反应。
cAMP信号通路中的缓慢反应过程:激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→ cAMP→ cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录。
cAMP是由腺苷酸环化酶 (adenylyl cyclase,AC) 催化合成的,腺苷酸环化酶为跨膜12次的糖蛋白,在Mg2+或Mn2+存在下能催化ATP生成cAMP;细胞内的环腺苷酸磷酸二酯酶 (PDE) 可降解cAMP生成5’-AMP,导致细胞内cAMP水平下降。因此,细胞内cAMP的浓度受控于腺苷酸环化酶和PDE的共同作用)。
cAMP信号调控系统由质膜上的5种成分组成:刺激型激素受体 (Rs)、抑制型激素受体 (Ri)、刺激型G蛋白 (Gs)、抑制型G蛋白 (Gi)、腺苷酸环化酶 (E)。Gs和Gi的β、γ亚基相同,而α亚基不同决定了对激素对腺苷酸环化酶的作用不同。
Gs的调节作用:当细胞没有受到激素刺激时,Gs处于非活化状态,G蛋白的 ..........
亚基与GDP结合,此时
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腺苷酸环化酶没有活性;当激素配体与Rs受体结合后,导致受体构象改变,暴露出与Gs结合的位点,配体-受体复合物与Gs结合,Gs的
亚基构象改变,排斥GDP结合GTP,使G蛋白三聚体解离,暴露出的
亚基恢复原来的构象并导
亚基与腺苷酸环化酶结合,使酶活化,催化ATP环化为cAMP。随着GTP水解使
致与腺苷酸环化酶解离,终止腺苷酸环化酶的活化作用。α亚基与βγ亚基重新组合,使细胞回复到静止状态。
Gi的调节作用:Gi对腺苷酸环化酶的抑制作用可通过两个途径:当Gi与GTP结合,Gi的α亚基与βγ亚基解离后,一是通过与腺苷酸环化酶结合,直接抑制酶的活性;二是通过βγ亚基复合物与游离的Gsα亚基结合,阻断Gs的α亚基对腺苷酸环化酶的活化。
磷脂酰肌醇双信使信号通路:
胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合,通过G蛋白 (Gq) 激活质膜上的磷脂酶C-β (PLC-β),使质膜上4,5-二磷酸磷脂酰肌醇 (PIP2) 水解为1,4,5-三磷酸肌醇 (IP3) 和二酰基甘油 (DAG) 两个第二信使,使细胞外信号转换为胞内信号。IP3通过动员细胞内源钙到细胞质基质中,使胞质中游离Ca2+浓度升高;DAG激活蛋白激酶C (PKC),活化的PKC使底物蛋白磷酸引起细胞反应。因此该途径又称为“双信使系统”。
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