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乐民之乐者，民亦乐其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。——《孟子》

G蛋白及其偶联信号传导途径的研究进展

细胞信号传导是所有活生物体具有的一种十分重要的生理功能。80年代，Rodbell等发现跨膜信

号传导需要GTP的存在；后来，Gilman等人发现Gs(刺激型G蛋白)在细胞信号传导途径中的作

用及其功能，两人并由此于1994年获诺贝尔医学生理学奖。大量研究还发现G蛋白偶联信号传

导系统是一类重要的细胞信号传导途径，其在高等动物、简单真核生物、昆虫及植物中普遍存在。

目前对该系统各组份的不断研究和已成为生物化学和分子生物学领域的研究热点。

1G蛋白的基本结构和种类

1.1G蛋白

G蛋白(Gprotein/GTPbindingprotein)是能与鸟嘌呤核苷酸结合，具有水解GTP生成GDP，

即具有GTP酶(GTPase)活性的蛋白。G蛋白是一个超级家族(GTP-bindingproteins

superfamily),包括膜受偶联的异源三聚体G蛋白(HeterotrimericGTPbindingprotein).异源

三聚体G蛋白，分子量大(100kD左右)，是受鸟嘌呤核苷酸调控的超级家族的信号传导分子；而

小G蛋白，分子量小(20-30kD),为单体，可能号传导无直接联系。本文仅对与信号传导有关的源

三聚体G蛋白研究进展进行综述。

1.2基本结构

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

和6-10kD;不同的G蛋白由不同的基因编码。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。G蛋白在结构上尽管滑

跨膜蛋白的特点，但它们可以通过其亚基上氨基酸残基的脂化修饰将其锚定在细胞膜上。

1.3种类：

G蛋白的分类最初是以其对靶霉作用结果为依据的，例如激活腺苷酸环化酶的G蛋白称为

刺激型G蛋白(Gs)。目前已把G蛋白的结构、氨基酸序列及其进化相似性与功能等结合起来作为

分类依据。身心健康为止已分离鉴定的G蛋白有4个主要类型，至少有21种不同的α亚基，5

种β亚基和8种γ亚基。

2G蛋白偶联的信号传导系统及各组份的结构和功能

乐民之乐者，民亦乐其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。——《孟子》

G蛋白偶联的信号传导系统由G蛋白偶联受proteincoupledrecptors即GPRs)、G蛋白和

效应器(Effector)分子组成。G蛋白是一个分子开关，传导由GPRs接收的信号，再以G蛋白解

离亚基作为传导物，活化相应酶和离子通道，产生重要的第二信使，从而引起胞内相应的生物反

应。当牧民的活化剂存在时，活化的受体激活特异的G蛋白，催化α亚基结合的鸟苷二磷酸(GDP)

转变为鸟苷三磷酸(GTP)，从而α亚基构象改变，降低α亚基和βγ亚基的亲和力，使三聚体

分离为Gα(GTP)和Gβγ。解离的Gα(GTP)和Gβγ通过直接调控下游各自的效应器将信号传

到细胞细胞核中；当Gα亚基与GDP结合时，再结合Gβγ，抑制信号传导。G蛋白直接调控腺

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苷酸环化酶(Adenylylcyclase)、磷脂酶C(Phospholipase,C)、Ca、K通道以及β肾上腺素受

体激酶等。GPR、G蛋白和效应器的不断发现，已成为两个世纪以来的研究热点[2,4]。

2.1G蛋