03第三讲G蛋白.ppt

研究生论坛:以DNA双螺旋模型发表50周年为契机的生命科学前沿研究生论坛(4月26日开坛)程晴已经将专辑论文上载到ftp上. 细胞信号转导第三章 G蛋白与跨膜信号转换 1980,s，Rodbell等发现跨膜信号传导需要GTP存在 后来，Gilman等人发现Gs(刺激型G蛋白)在细胞信号转导途径中的作用及其功能 两人并由此获1994年度诺贝尔生理学或医学奖 1994年度诺贝尔生理学或医学奖 A.G.Gilman M.Rodbell G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells G-蛋白又称鸟苷酸调节蛋白（guanine nucleotide regulatory protein）,是位于受体与效应底物分子之间的偶联蛋白。 G-蛋白如此命名是因为这类蛋白质有一个共同的特点，都连接在GTP上。 异源三聚体G蛋白在SDS电泳图上可看到α、β、γ3种亚基 α亚基单体分子量为39-52kD 不同的G蛋白由不同的α亚基基因编码 β、γ亚基尽管是两个不同基因的产物，但在自然状态下，β与γ亚基以非共价紧密结合，只有在变性条件下才能分开 被激活的G蛋白就与效应蛋白相互作用，改变了第二信使的浓度，从而发生信号转导响应。 细胞表面的受体通过与其相应配体作用后，可经不同种类的G蛋白偶联， 分别发挥不同的生物学效应。 与G蛋白偶联的多种受体具有共同的结构功能特点: 分子量40～50kDa左右，由350～500氨基酸组成，形成7个由疏水氨基酸组成的α螺旋区段，反复7次穿越细胞膜的脂质双层。 Enzymes activated by G-proteins catalyze the synthesis of second messengers 它们从外界接受信息，进行调整，集合，放大，再传递到细胞内的功能器上，从而控制最基本的生命过程，起到信息换能器的作用 一旦G-蛋白的结构发生变化，就会导致疾病 Effect of the bacterial toxin on G proteins The bacterium discovered by Robert Koch in 1884, can be killed by antibiotics, but the disease is caused by a bacterial toxin, which irreversibly activates the G proteins of epithelial cells in the intestine. 霍乱由霍乱杆菌引起，霍乱杆菌可以产生霍乱毒素 G-蛋白与疾病 霍乱，一种烈性胃肠道传染病，由霍乱杆菌引起，霍乱杆菌产生霍乱毒素，霍乱毒素可以改变G-蛋白的结构，从而影响水和盐从肠道的吸收，引起严重的脱水。 Effect of the bacterial toxin on G proteins Cholera toxin 由两种肽链组成，其一是ADP-核糖转移酶，穿过细胞膜进入细胞质。 alpha亚基不可逆的修饰，使它可与GTP结合，但丧失了GTP酶的活性， GTP不能水解为GDP 活化的alpha亚基始终结合在腺苷酸环化酶上，使其长久活化 Effect of the bacterial toxin on G proteins 细胞质中的cAMP增加了100倍以上 导致膜蛋白让大量 水分进入肠腔，造成严重腹泻 阐明霍乱的致病机制 进一步证实G蛋白作用模型 G-蛋白发现的意义 阐明：胞外信号如何转变为胞内信号！ 直到20世纪80年代，人们才知道细胞是如何接受外界信息并作出相应的反应。 为生理学家在这个领域的研究提供了广泛的前景。 生理学家们发现G-蛋白的结构和功能改变与心血管疾病、糖尿病、恶性肿瘤等很多重大疾病都密切相关。 G-蛋白偶联受体（GPCR）是一类非常重要的药物靶标，在当今前50种最畅销的上市药物中，20％属于G蛋白受体相关药物。 最近对G-蛋白的研究又有很多新的进展，如发现G－蛋白偶联受体可以介导神经轴突生长的导向。 G蛋白偶联信号传导系统在简单真核生物、昆虫、高等动物及植物中普遍存在。 目前对该系统各组份的不断研究，已成为生物化学和分子生物学领域的热点。 Caltech的Goddard实验室推测G蛋白偶联受体高级结构和功能的方法 目前仍然只解出了一个G蛋白偶联受体的高级结构（视蛋白），如何从一级结构推测高级结构和功能呢？ Caltech的文章说他们有个方法，和实验的结果比较符合。? Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 99,