说明G蛋白在跨膜信号传递中的作用？

Posted 2023-04-12

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G蛋白是一类与GTP或GDP结合的、具有GTP酶活性、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白。它由三个亚基组成，分别是α亚基（45kD）、β亚基（35kD）、γ亚基（7kD）。总分子质量为100kD左右。G蛋白有两种构像，一种是以αβγ三聚体存在并与GDP结合，为非活化型；另一种构象是α亚基与GTP结合并导致βγ二聚体的脱落，此为活化型。不同种类的G蛋白有相应的基因编码，在各种G蛋白亚基中，α亚基差别最大，常将其作为一个区别不同G蛋白的标志。
G蛋白有很多种，常见的有激动型G蛋白（Gs）、抑制型G蛋白（Gi）和磷脂酶C型G蛋白（Gp）。不同的G蛋白能特异地将受体和与之相适应的效应酶耦联起来【1】。G蛋白在结构上尽管没有跨膜蛋白的特点，但它们可以通过其亚基氨基酸残基的脂化修饰锚定在细胞膜上。目前已把G蛋白结构、氨基酸序列及进化的相似性与功能等结合起来作为分类的依据，主要包括四类，其中至少含有21种不同的α亚基、5种不同的β亚基和8种γ亚基【6】。
3） G蛋白耦联受体的信号转导机制
G蛋白通过与受体的耦联，在信息转导过程中常发挥着分子开关的作用。其跨膜信号转导一般分为以下几步：（1）当外部没有信号或没有受外部刺激时，受体不与配体结合，G蛋白处于关闭（失活）状态，以异源三聚体形式存在，即α亚基与GDP紧密结合，βγ亚基与α亚基、GDP的结合较为疏松；（2）当外部有信号时，G蛋白受体与其相应的配体结合，随之诱导G蛋白的α亚基构象变化，并使αβγ三个亚基形成紧密结合的复合物，从而使GDP与GTP交换，但是与GTP的结合导致α亚基与βγ亚基分开，α亚基被激活，即处于所谓的开启状态，随后作用于效应器，产生细胞内信号并进行一系列的转导过程，从而引起细胞的各种反应。（3）G蛋白的α亚基具有GDPase的活性，在Mg2＋存在的条件下可以水解GTP，α亚基与GDP复合物重新与βγ亚基结合，使G蛋白失活，处于关闭状态。以上三个过程依次循环完成信号地传递【6】。G蛋白在信号转导的过程中主要发挥了分子开关作用与信号放大作用，通过G蛋白的激活与失活的循环，将信息精确无误地传到细胞并引起一系列的细胞内反应。
4） G蛋白主要的效应器及相关信息的转导途径介绍
（一）腺苷酸环化酶（AC）系统
腺苷酸环化酶系统主要介导cAMP－蛋白激酶A途径，是激素调节物质代谢的主要途径。胰高血糖素、肾上腺素和促肾上腺皮质激素等与靶细胞质膜上的特异性受体结合，形成激素受体复合物而激活受体。活化的受体催化G蛋白形成αs－GTP。释放的αs－GTP能激活腺苷酸环化酶，催化ATP转化成cAMP，使细胞内cAMP浓度升高，cAMP能进一步激活PKA（蛋白激酶A），PKA再通过一系列化学反应（如磷酸化其他蛋白质的丝/苏氨酸）将信号进一步传递，达到信号转导的目的。腺苷酸环化酶（AC）由GS激活而被Gi抑制。这种环化酶的同工酶中，AC2和AC4是被Gβγ和Gα亚基共同激活; AC1型被Gα亚基激活而被Gβγ抑制,因此不能被G蛋白活化; AC3,AC5,AC6和AC9不能与Gβγ直接作用【6】。
（二） 磷脂酶C（PLC）系统
是由G蛋白耦联受体介导的一个重要的信息转导途径。促甲状腺素释放激素、去甲肾上腺素和抗利尿激素等与靶细胞膜上特异性受体结合后，活化的G蛋白直接作用于PLCB，经PLCB调节蛋白转导，可激活磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C（PI-PLC），后者催化膜内侧组分――磷脂酰肌醇4，5－二磷酸（PIP2）水解产生肌醇三磷酸( IP3 )与二酯酰甘油(DAG) 。后两者都可作为第二信使发挥作用。DAG生成后仍留在质膜上，在磷脂酰丝氨酸和Ca离子的配合下激活蛋白激酶C（PKC），蛋白激酶C也能通过磷酸化一系列靶蛋白的丝/苏氨酸残基来达到进一步转导信息的目的。
（三） 相关离子通道的调节
GαS亚基在重组系统中被证明可调节至少两种离子通道：即骨骼肌细胞中的Ca离子通道和心肌中的Na离子通道；Gαi也能抑制Ca离子通道而激活K离子通道。在心肌K离子通道的激活能力上Gβγ比Gαi更有效【6】。通过G蛋白，调节相关离子通道的开放来达到信息的转导也是G蛋白耦联受体介导的一种有效调控方式。
5） G蛋白耦联受体传导通路的研究展望
近年来，人们在G蛋白耦联受体传导通路的研究上取得了不少进展，但是，仍然存在很多机制上不清楚的地方，主要有以下方面：
（1）GPCRs显然不仅仅是简单的开关装置，而是高度动态的结构，处于非活性和活性构象的平衡之中，那么GPCRs活化的具体机制是什么，还有对GPCRs的各种调节机制特别是受体的失敏和内吞机制仍不十分清楚，是今后的重要研究方向【7】；
（2）在G 蛋白的研究上也还存在着一些问题，如G蛋白仅提供了不同的受体信号相互整合以及将不同的信号分送到不同的效应系统的最初机会，不同的效应系统通过完全不同的方式传递信号，诱发生理功能，而有关效应系统之间的联系研究很少；关于活化G蛋白和效应应答之间的联系，目前了解得很少；另外，通过一些实验，如GTP 结合试验、免疫反应、分离纯化以及分子生物学和生理实验发现在植物中存在G蛋白的类似物,但其结构是否与动物G蛋白相同还不清楚等【8】；
（3）G蛋白在细胞内转导信息的过程中，有很多的路径与相关的效应器，对这些效应器作用机制仍然缺乏一个全面清晰的了解，因此对具体作用机制的研究也是一个极为重要的方向。
（三） 单个α螺旋受体
这类受体主要有酪氨酸激酶受体型和非酪氨酸激酶受体型，介导的传递途径包括体内传递信息的重要路径酪氨酸蛋白激酶体系等，此处从略。
（四） 具有鸟氨酸环化酶活性的受体赞同1| 参考技术A 　　G蛋白是一类与GTP或GDP结合的、具有GTP酶活性、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白.它由三个亚基组成,分别是α亚基（45kD）、β亚基（35kD）、γ亚基（7kD）.总分子质量为100kD左右.G蛋白有两种构像,一种是以αβγ三聚体存在并与GDP结合,为非活化型；另一种构象是α亚基与GTP结合并导致βγ二聚体的脱落,此为活化型.不同种类的G蛋白有相应的基因编码,在各种G蛋白亚基中,α亚基差别最大,常将其作为一个区别不同G蛋白的标志.
G蛋白有很多种,常见的有激动型G蛋白（Gs）、抑制型G蛋白（Gi）和磷脂酶C型G蛋白（Gp）.不同的G蛋白能特异地将受体和与之相适应的效应酶耦联起来.G蛋白在结构上尽管没有跨膜蛋白的特点,但它们可以通过其亚基氨基酸残基的脂化修饰锚定在细胞膜上.目前已把G蛋白结构、氨基酸序列及进化的相似性与功能等结合起来作为分类的依据,主要包括四类,其中至少含有21种不同的α亚基、5种不同的β亚基和8种γ亚基.
G蛋白耦联受体的信号转导机制
G蛋白通过与受体的耦联,在信息转导过程中常发挥着分子开关的作用.其跨膜信号转导一般分为以下几步：
（1）当外部没有信号或没有受外部刺激时,受体不与配体结合,G蛋白处于关闭（失活）状态,以异源三聚体形式存在,即α亚基与GDP紧密结合,βγ亚基与α亚基、GDP的结合较为疏松；
（2）当外部有信号时,G蛋白受体与其相应的配体结合,随之诱导G蛋白的α亚基构象变化,并使αβγ三个亚基形成紧密结合的复合物,从而使GDP与GTP交换,但是与GTP的结合导致α亚基与βγ亚基分开,α亚基被激活,即处于所谓的开启状态,随后作用于效应器,产生细胞内信号并进行一系列的转导过程,从而引起细胞的各种反应.
（3）G蛋白的α亚基具有GDPase的活性,在Mg2＋存在的条件下可以水解GTP,α亚基与GDP复合物重新与βγ亚基结合,使G蛋白失活,处于关闭状态.以上三个过程依次循环完成信号地传递.G蛋白在信号转导的过程中主要发挥了分子开关作用与信号放大作用,通过G蛋白的激活与失活的循环,将信息精确无误地传到细胞并引起一系列的细胞内反应.‍ 参考技术B 老陈的问题你拿这来问啊 生科几的 参考技术C http://www.cnki.com.cn/Article/CJFD1995-SWXZ502.000.htm

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没得复制
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如何寻找与一已知蛋白质相互作用的蛋白质？如何进一步验证蛋白质之间是不是确实存在相互作用（细胞内/细胞外

如何寻找与一已知蛋白质相互作用的蛋白质？如何进一步验证蛋白质之间是否确实存在相互作用（细胞内/细胞外？直接作用还是间接作用）？
谢谢。

首先你得知道到哪里去找那个未知的蛋白（比如是哪个生物，哪种细胞内）；
然后可以做CoIP（中文可能是什么共沉淀），用针对那个已知蛋白的抗体去从细胞裂解液中抓出未知的蛋白；或者，把已知蛋白联到beads上，也可以抓出未知蛋白，这叫pull-down assay；

至于验证蛋白间的作用么，细胞内(in vivo）可以用FRET，或in situ PLA；细胞外（in vitro)么还是用pull-down，要用一定浓度的盐去洗，要不然可能是非特异性结合的。

你指的间接作用是指有别的蛋白做中间人？那就看你抓出来多少东西了~ 参考技术A 相互作用的种类很多阿。比如疏水相互作用、静电相互作用、螯合作用等等。不过如果楼主的意思是指蛋白质之间的association的话，验证两种蛋白质之间是否存在association最直接的办法，首先在载体上（比如硅载体或者胶体金颗粒，也可以通过酵母表面展示）结合已知蛋白质，然后用结合已知蛋白质的载体对蛋白质库进行吸附和洗脱，通过检测光信号、电信号或者其他信息就能知道是否发生了相互作用。

因为楼主问题太宽，只能这么简单的回答，希望能有所帮助。