G蛋白的种类及功能
Ｇ蛋白的类型 Ｇs Ｇi Ｇp Ｇo* ＧT * * 亚基 s i p o Ｔ 功 能 激活腺苷酸环化酶 抑制腺苷酸环化酶 激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶Ｃ 大脑中主要的Ｇ蛋白,可调节离子通道 激活视觉
*o表示另一种(other) ＊＊T：传导素 (transductin)
GC
IP3和DAG的生成
磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)
磷脂酰肌醇特异的 磷脂酶C (PI-PLC)
二脂酰甘油(DAG)+三磷酸肌醇(IP3)
第三信使
指负责细胞核内外信息传递的物质，是 一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白， 如立早基因编码蛋白。
c-fos
c-jun
AP1
第二节 受 体
受体 (receptor) ：细胞膜上或胞内能特异识别生物活性
GAS MOLECULE
二、细胞内信息物质
在细胞内传递细胞调控信号的化学物质，
称为细胞内信息物质。 通常将其中的小分子物质如 Ca2+ 、 DAG、 IP3 、 Cer 、 cAMP 、 cGMP 称 为 第 二 信 使 (secondary messenger)。
cAMP的生成
AC
cGMP的生成
G与G 结合紧密。
H
R Ｒ
β β γ
GTP
α
γ
A A C C
GDP
cAMP
ATP
G-proteins
L
G

Effector
Signal
G-protein subtypes
Gi/o

Gs


Gp


G12/13


inhibition of cAMP production mediates signalling between GPCRs and RhoA activation of PLC leading to increased synthesis of cAMP (GTPase) inhibition of Ca2+ channels 2+ activation of Ca activation and K+of channels PKC (DAG) under investigation activation of GIRK K+ channels function 2+ intracellular Ca release (IP3)
细胞信息转导
（signal transduction）
蒋小英
jiangxy@
生物化学与分子生物学系 西 安 交 通 大 学 医 学 部基础医学院
外界环境变化时
单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——通过细胞间复杂的信 号传递系统来传递信息，从而调控机体 活动。
底物蛋白 组蛋白 磷酸化的后果 失去对转录 的阻遏作用 生理意义 转录，促进 蛋白质的合成 促进蛋白质的合成 改变膜对水及离子 通道的通透性
核蛋白体蛋白 加速翻译 细胞膜蛋白 微管蛋白 膜蛋白构象及 功能改变
构象和功能改变 影响细胞分泌 加强心肌收缩
心肌肌原蛋白 易与Ca2+结合
3、单个跨膜α螺旋受体
4、具有GC活性的受体
1. 环状受体 —— 配体依赖性离子通道
乙酰胆碱受体
1、环状受体
-配体依赖性离子通道
Acetylcholine
乙酰胆碱
2、G 蛋白偶联受体 （400-600个氨基酸残基组成的多肽）
G-protein-coupled receptors
Extracellular -NH2 与配体结合
G蛋白
一类和 GTP 或 GDP 相结合、位于细胞膜细胞浆面 的外周蛋白，由三个亚基α、β、γ组成。 非活化型：α、β、γ三聚体结合GDP 活化型：α与β、γ解聚结合GTP
两种构象
已发现多种G蛋白，常见的有激动型Gs，抑制型Gi 和磷脂酶C型Gp。
G蛋白由三个亚基组成：
G：有GTP或GDP结合位点、GTP酶活性、 ADP核糖基化位点及受体和效应器结合位点 等。
e2
e3
e1
-S-S-
TM1TM2TM3T4TM5TM6
TM7
D R Y
i2 i1
Cytoplasmic G蛋白作用部位 COOH-
i3
G蛋白偶联受体：1000多种
七个α螺旋受体 蛇型受体
特点：由一条肽链组成的糖蛋白， N 端在 胞外侧，C端在胞内，中段形成七个跨膜 螺旋结构。有三个胞外环和三个胞内环 ，胞浆面第三个环能与G蛋白偶联。
促甲状腺素（TSH） 胰高血糖素
2. cAMP 的合成与分解
ATP
腺苷酸环化酶
Mg 2+
cAMP
磷酸二酯酶
Mg
2+
5'-AMP
PPi
H2O
NH2 N
O OH
O OH
O N O N
N
HO P O P O P O CH2
OH
腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase,AC)
N O CH2 N O
可溶性受体
α、β二聚体，具有GC结合域和血红素结合域 配体 NO CO 部位 脑 肺 肝 肾
具有鸟苷酸环化酶活性的受体
膜受体 胞外 可溶性受体
胞内
PKH GC GC
鸟苷酸环化酶 （GC）
（二）胞内受体(intracellular （二）胞内受体 receptor)
位于细胞浆和细胞核中的受体，全部 为DNA结合蛋白。 胞内受体通常为反式作用因子，当与 相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件 结合，调节基因转录。
二、胞内受体介导的信息传递
1.cAMP-蛋白激酶A途径
1. G蛋白的调节
2. cAMP的生成与降解
3. cAMP的作用机制
4. PKA的作用
cAMP-蛋白激酶A途径
激素（H） HR G蛋白 腺苷酸环化酶（AC） cAMP
受体（R）
蛋白激酶A（PKA）
酶或功能蛋白磷酸化
生物学效应
1. G蛋白的调节
G蛋白的α亚基的效应分子及其功能
Gα种类 αs αi 效应分子 AC活化 AC抑制 细胞内信使 cAMP cAMP 靶分子 PKA PKA
αp
αt
磷脂酶c活化
cGMP磷酸二酯 酶活化
Ca2+, IP3, DAG cGMP
PKC
Na+通道关闭
两种G蛋白的作用 两种G蛋白的作用
G蛋白偶联受体的信息传递途径联受 体的信息传递途径
激素 受体 Ｇ蛋白 酶 第二信使
蛋白激酶
酶或其他功能蛋白磷酸化 生物学效应
3、单个跨膜α螺旋受体
具有酪氨酸蛋白激酶的受体
• 酪氨酸蛋白激酶受体型 • 非酪氨酸蛋白激酶受体型 EGF GH IGF-1 IFNγ PDGF EPO FGF IL-2、6
具有丝/苏氨酸蛋白激酶的受体
转化生长因子β受体 （TGFβ） Ⅰ型 Ⅱ型
Ser/Thr残基磷酸化
cAMP应答元件（cAMP response element,CRE） cAMP应答元件结合蛋白（cAMP response element protein,CREB) binding
•
对功能蛋白的调节作用
β肾上腺素能受体 胰高血糖素受体
激活Gs增加AC活性
cAMP
PKA 促进心肌钙转运 增加肝脏 心肌收缩性增强 糖原分解 进入核内PKA 激活靶基因转录
激素结合区
胞 内 受 体
二、受体作用的特点
1、高度专一性
2、高度亲和力
3、可饱和性
4、可逆性 5、特定作用模式
第三节 信息的传递途径
一、膜受体介导的信息传递
1. cAMP-蛋白激酶A途径： 2. Ca2+-依赖性蛋白激酶途径 3. cGMP-蛋白激酶途径 4. 酪氨酸蛋白激酶（TPK）途径 5. 核因子-κB途径 6. TGFβ途径
与第二信使cAMP有关的激素
激活腺苷酸环化酶（促cAMP 生成 ）的激素 促肾上腺皮质素（ACTH） 抗利尿激素(ADH) β肾上腺素 降钙素 卵泡刺激素（FSH） 黄体生成激素（LH） 甲状旁腺素（PTH）
抑制腺苷酸环化酶（抑
cAMP 生成 ）的激素
乙酰胆碱 血管紧张素Ⅱ α肾上腺素 类鸦片 生长激素释放抑制因子
内 容
第一节 信息物质
第二节 受体
第三节 信息的传递途径
第四节 信息传递途径的交互联系 第五节 信息传递与疾病
第一节 信息物质
一、细胞间信息物质 二、细胞内信息物质
一、细胞间信息物质
凡由细胞分泌的、调节靶细胞生命活动的化
学物质统称为细胞间信息物质。
又称为第一信使。
细胞间信息物质的化学本质 细胞间信息物质的化学本质
分子并与之结合，把信号传递到细胞内部，进而引起
生物学效应的特殊蛋白质。个别是糖脂。
配体(ligand)：能与受体呈特异性结合的生物活性分子
，包括细胞间信息物质、药物、维生素、毒物等。
受体的分类：
（一）膜受体 （二）胞内受体
（一）膜受体
1、环状受体：配体依赖性离子通道
2、G蛋白偶联受体： 七个跨膜受体
肾上腺素对糖代谢的调节
肾上腺素+受体 肾上腺素-受体复合物 G蛋白
ATP AC cAMP PKA
糖原合成酶 血糖
糖原合成
糖原分解 磷酸化酶b激酶
磷酸化酶a
磷酸化酶b
磷蛋白磷酸酶
对基因表达的调节作用
受cAMP调控的基因中，在其转录调控区有一共
同的DNA序列(TGACGTCA)，称为cAMP应答元件