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医学课件激素作用的分子生物学机制
The adaptor protein GRB2 binds to a specific phosphotyrosine on the activated RTK and to Sos, which in turn interacts with inactive ras.GDP. The guanine nucleotide-exchange factor (GEF) activity of Sos then promotes formation of the active Ras.GTP. SH2: src homology 2; Sos: son of sevenless; GRB2: growth factor receptor binding protein 2 所有的RTKs的细胞外区含有配基结合位点,与配基结合后,单体形式的受体,如EGF受体和HER-2受体等二聚体化,并使受体酪氨酸激酶活化,引起胞浆激酶催化位点的酪氨酸磷酸化,这一过程称为RTKs的自身磷酸化。自身磷酸化分为两个阶段。首先,接近于催化位点的磷酸化区域磷酸化,导致这一区域构象的改变,并促进ATP与某些受体(如IR)的结合,或在其它受体(如FGF受体)与蛋白底物结合。其次,受体激酶使胞浆区的其它位点磷酸化,磷酸化的酪氨酸与RTKs介导的信号传导中的其它靶蛋白质结合。所有的靶蛋白都含有Src同源区2或3(Src homobox 2或3, SH2或SH3)。SH区域是由大约100个氨基酸构成的遗传保守区域,广泛存在于多种与细胞内信息传递有关的蛋白,如磷脂酶Cg、存在于胞浆内的酪氨酸激酶(Src、Ab1、Csk等)、GTP酶活化蛋白(GAP)、磷脂酰肌醇-3激酶(PI-3K)和蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPs)等。RTK的自身磷酸化的酪氨酸残基能够识别并与含有SH2的靶蛋白结合,以SH2作为第二信使分子传递信号。 通过G蛋白传递信息的受体称为G蛋白偶联受体(GPCRs)。目前已明确的GPCRs至少有上千种,是膜受体中最大的家族。这类受体主要包括绝大部分下丘脑和垂体分泌的多肽类激素、血管活性肠肽以及肾上腺素受体等。这类受体有以下共同特点:①均有往返穿膜7次的双螺旋结构,N-末端位于细胞外,C-末端位于细胞内;②跨膜区是由有多个细胞内、外环连接而成,除第三个细胞内环氨基酸可多达150个之外,其他各环均有10到40个氨基酸组成;③细胞外环中半胱氨酸残基形成的二硫键具有稳定受体结构的作用,N-末端的半胱氨酸残基则对受体与配基结合起重要作用。当特定的配基与受体结合后,受体胞内域的蛋白质分子得到“感应”,并与G蛋白偶联。GPCRs的第2和第3个胞内环以及接近胞膜的C末端结构对其与G蛋白偶联起重要作用。尤其β-肾上腺素受体家族更是如此。 除上述的作用之外,G蛋白通过Ras调节MAPK,继而使核转录因子磷酸化,控制细胞的生长和分化,这是一种长期的作用形式。Ras是由蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase,PTK)激活的小分子量GTP酶,属于包括Rho蛋白(Rho,Rac和cdc42)在内的单体小分子G蛋白超家族。其主要功能是控制细胞的分化,G蛋白偶联受体可以通过Ras依赖和不依赖两种途径激活MAPK。a1b-肾上腺素受体(a1bAR)和毒蕈碱性M1乙酰胆碱受体(M1AChR)的作用为例进一步详述。a1bAR/M1AChR是Gaq(百日咳毒素不敏感G蛋白)蛋白偶联受体,依赖Ras激活MAPK的机制是首先与Gaqbg三聚体偶联,通过PTK/PKC/CaCM使Shc磷酸化,随后Shc通过Src同源物2(SH2)区与GRB2和SOS结合形成Shc-GRB2-SOS复合体。此复合体与细胞膜上的Ras结合,引起Ras蛋白的GDP→GTP交换,并激活Ras。非依赖Ras的作用机制是Gaq激活磷脂酶Cb1(PLC b1)后,引起PIP2水解生成IP3和DAG。通过PKC激活Raf-1丝氨酸/苏氨酸激酶。通过Ras或PKC两种途径激活Raf后引起MEK磷酸化,后者导致MAPKs的酪氨酸和苏氨酸残基磷酸化,并从胞浆进入胞核。在MAPKs的作用下,一系列转录因子包括cJun、EIK-1/SRF和cMyc蛋白等磷酸化,从而调节靶基因转录。在某些组织,Gas偶联受体激活后,表现为抑制核内信号传导。例如在异丙基肾上腺素刺激的COS-7细胞,Gas偶联受体能够同时介导两种相反的作用。 GPCRs的配基结合域(ligand-binding domain, LBD)因受体亚群的不同和配基分子的大小以及化学结构的不同而各异。例如,小分子配基(如短肽和生物肽)与受体中部和第三个跨膜螺旋的胞外区结合。代谢型谷氨酸受体主要与受体的N-末端结合。而大分子糖蛋白则与受体细胞外区和跨膜
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