g蛋白偶联受体激酶研究进展

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1、G蛋白偶联受体激酶的研究进展摘要：G蛋白偶联受体激酶(GRKs)是一簇与G蛋白偶联受体(GPCRs)失敏相关的激酶。GRKs的主要功能是介导GPCRs磷酸化，并与抑制蛋白arrestins协同作用促进GPCRs内化和与G蛋白失偶联，从而导致GPCRs的失敏。关键词：G蛋白偶联受体激酶；G蛋白偶联受体；抑制蛋白；失敏；内化G蛋白偶联受体激酶(Gprotein-coupledreceptorkinases，GRKs)是一簇与G蛋白偶联受体(GPCRs)快速失敏(desensitization)相关的激酶。许多GPCRs如阿片

2、受体、血栓素受体、5一羟色胺受体、肾上腺素能受体等在激动剂持续刺激时易发生转导信号的快速衰减，发生机制主要与3类调节分子即GRKs，抑制蛋白arrestins和第二信使调节激酶，如PKA，PKC有关。其中以GRKs最为引人关注。1GRKs的结构和功能GRKs家族由7个结构上有同源序列的家族成员组成[1]。每种GRKs都含有共同的功能结构，包括1个中心催化区、1个底物识别和含有G蛋白信号调节蛋(regulatorsofGproteinsignaling，RGS)样结构的氨基末端区，以及1个作用于胞膜的羧基末端区。根据序列和

3、功能的相似性可分为3个亚家族。第一个亚家族包括GRKl和GRK7。GRKl是视紫质(rhodopsin)激酶，仅在视网膜光受体细胞表达，作用底物是视网膜的视蛋白。人GRK7基因位于3q21，长度约10kb，由4个外显子组成。人GRK7仅在视网膜表达，包括所有的视网膜神经元和锥体外节段。重组的人GRK7在光照条件下可催化视紫质磷酸化。有实验证实，GRKl和GRK7在人视锥细胞均有表达；与此相反，GRK7在小鼠的许多组织包括视网膜均有表达，而视网膜的光受体则不表达GRK7。人锥体外节段表达GRK7而小鼠不表达，提示GRK7可

4、能为GRKl基因缺失的小口氏病(一种夜盲症)患者提供正常的光觉[2]。第二个亚家族的GRK2和GRK3又分别称为β-肾上腺素能受体激酶1(β-ARKl)和β-肾上腺素能受体激酶2(β-ARK2)。Oppermann等[3]将GRK2，GRK3的单抗加入家兔心肌细胞，结果异丙肾上腺素诱导的受体磷酸化77％受到抑制；而GRK4的单抗却无抑制作用。鸡神经元细胞可表达GRK3样蛋白，细胞内注入GRK2或GRK3的特异性单抗，结果消除了α2一AR介导的钙流抑制失敏。第三个亚家族包括GRK4，GRK5和GRK60。GRK48仅在睾丸

5、高水平表达，提示该酶具有底物的特异性。GRK5和GRK6是两种相关激酶，它们与另外两种激酶GRK2和GRK3一样在全身各处均有表达。该亚家族成员的作用底物更广，并具有重复的底物特异性。2GRKs与GPCRs失敏受体失敏的程度可以是信号的完全终止，如视觉和嗅觉系统即如此；也可以是激动剂效力的减弱，如β2-AR[4]。受体失敏的程度受许多因素包括受体的结构和细胞环境的影响，主要特征是受体与异三聚体的G蛋白失偶联。当然，GPCRs信号转导的终止也可发生在G蛋白水平，如RGS家族成员可以增加与Gi，Gq亚基结合GTP的水解，从而

6、减弱通过Gi和Gq转导的信号[5]。受体未活化时，GRKl～3存在于胞浆；受体活化后，GRKl-3转移至胞膜并与目的受体结合。钙感受器蛋白recoverin可调节GRKl的活性，但对GRK2～6的活性无调节作用。虽然GRK2和GRK3没有异戊二基化，但这些激酶的活性仍部分受异三聚体G蛋白亚基的调节。GRK2，GRK3与G蛋白亚基间的作用是由激酶羧基末端125个氨基酸的亚基结合区介导的，该区的氨基酸序列与血小板-自细胞．C激酶底物(pleck-strin)同源区十分相似。GRK2羧基末端结合区的过量表达影响内源性GRK2的

7、膜向移位，其机制可能是对游离G蛋白亚基有扣押作用。已有人用该区表达产物在培养细胞和转基因小鼠阻断GRKs介导的失敏[6]。4，5-二磷酸磷酯酰基醇与羧基末端pleckstrin同源区的结合，也对该酶的膜向移位有影响。最近证实，分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)导致的GRK2羧基末端磷酸化，可减低GRK2与GPCRs底物的结合[7]。与之相反，PKC引起的丝氨酸磷酸化和c—Src引起的酪氨酸磷酸化则可增强GRK2活性和膜向移位。因而GRK2的活性受一系列复杂的蛋白磷酸化调节。在GPCRs未受激动剂活化的条件下，GRK4，GR

8、K5和GRK6也表现出膜向定位。GRK4和GRK6的棕榈化发生在羧基末端的胱氨酸残基[8]，棕榈化对它们在胞膜定位具有重要意义。棕榈化的GRK4和GRK6已从胞膜分离获得。另外，在β2-AR磷酸化过程中，棕榈化GRK6的活性是非GRK6的10倍[8]。由于蛋白棕榈化是一种可逆性的翻译后蛋白修饰，GRK4和GRK6棕榈