G蛋白耦联受体.doc

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1、G蛋白耦联受体简介人κ-阿片肽受体与JDTic的复合物人κ-阿片肽受体与JDTic的复合物G蛋白偶联受体（GProtein-CoupledReceptors，GPCRs）,是一大类膜蛋白受体的统称。这类受体的共同点是其立体结构中都有七个跨膜α螺旋，且其肽链的C端和连接第5和第6个跨膜螺旋的胞内环上都有G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）的结合位点。目前为止，研究显示G蛋白偶联受体只见于真核生物之中，而且参与了很多细胞信号转导过程。在这些过程中，G蛋白偶联受体能结合细胞周围环境中的化学物质并激活细胞内的一系列信号通路，最终引起细胞状态的

2、改变。已知的与G蛋白偶联受体结合的配体包括气味，费洛蒙，激素，神经递质，趋化因子等等。这些受体可以是小分子的糖类，脂质，多肽，也可以是蛋白质等生物大分子。一些特殊的G蛋白偶联受体也可以被非化学性的刺激源激活，例如在感光细胞中的视紫红质可以被光所激活。与G蛋白偶联受体相关的疾病为数众多，并且大约40%的现代药物都以G蛋白偶联受体作为靶点。[1]G蛋白耦联受体的下游信号通路有多种。与配体结合的G蛋白耦联受体会发生构象变化，从而表现出鸟苷酸交换因子(GEF)的特性，通过以三磷酸鸟苷(GTP)交换G蛋白上本来结合着的二磷酸鸟苷(G

3、DP)使G蛋白的α亚基与β、γ亚基分离。这一过程使得G蛋白(特别地，指其与GTP结合着的α亚基)变为激活状态，并参与下一步的信号传递过程。具体的传递通路取决于α亚基的种类(Gαs,Gαi/o,Gαq/11,Gα12/13).其中两个主要的通路分别涉及第二信使环腺苷酸(cAMP)和磷脂酰肌醇。参见AC系统（腺苷酸环化酶系统）。2分类G蛋白偶联受体中的七个跨膜α螺旋G蛋白偶联受体中的七个跨膜α螺旋根据对人的基因组进行序列分析所得的结果，人们预测出了近千种G蛋白耦联受体的基因。这些G蛋白耦联受体可以被划分为六个类型，分属其中的G

4、蛋白耦联受体的基因序列之间没有同源关系。A类(或第一类)(视紫红质样受体)B类(或第二类)(分泌素受体家族)C类(或第三类)(代谢型谷氨酸受体)D类(或第四类)(真菌交配信息素受体)E类(或第五类)(环腺苷酸受体)F类(或第六类)(Frizzled/Smoothened家族)其中第一类即视紫红质样受体包含了绝大多数种类的G蛋白耦联受体。它被进一步分为了19个子类A1-A19。[11]最近，有人提出了一种新的关于G蛋白耦联受体的分类系统，被称为GRAFS，即谷氨酸(Glutamate)，视紫红质(Rhodopsin)，粘附(

5、Adhesion),Frizzled/Taste2以及分泌素(Secretin)的英文首字母缩写。[12]一些基于生物信息学的研究着眼于预测那些具体功能尚未明了的G蛋白偶联受体的分类。研究者使用被称为伪氨基酸组成的方法利用G蛋白偶联受体的氨基酸系列来预测它们在生物体内可能的功能以及分类。3结构G蛋白偶联受体均是膜内在蛋白（Integralmembraneprotein），每个受体内包含七个α螺旋组成的跨膜结构域，这些结构域将受体分割为膜外N端（N-terminus），膜内C端（C-terminus），3个膜外环（Loop）

6、和3个膜内环。受体的膜外部分经常带有糖基化修饰。膜外环上包含有两个高度保守的半胱氨酸残基，它们可以通过形成二硫键稳定受体的空间结构。有些光敏感通道蛋白（Channelrhodopsin）和G蛋白耦联受体有着相似的结构，也包含有七个跨膜螺旋，但同时也包含有一个跨膜的通道可供离子通过。与G蛋白偶联受体相似，脂联素受体（例如ADIPOR1和ADIPOR2）也包含七个跨膜域，但是它们以相反的方向跨于膜上（即N端在膜内而C端在膜外），并且它们也不与G蛋白相互作用。早期关于G蛋白偶联受体结构的模型是基于他们与细菌视紫红质（Bacter

7、iorhodopsin）之间微弱的相似（Analogy）关系的，其中后者的结构已由电子衍射（蛋白质数据库资料编号：PDB2BRD和PDB1AT9）和X射线晶体衍射（PDB1AP9）实验所获得。在2000年，第一个哺乳动物G蛋白偶联受体——牛视紫红质的晶体结构（PDB1F88）被解出。2007年，第一个人类G蛋白耦联受体的结构（PDB2R4R和PDB2R4S）被解出。随后不久，同一个受体的更高分辨率的结构（PDB2RH1）被发表出来。这个人G蛋白耦联受体——β2肾上腺素能受体，显示出与牛视紫红质的高度相似，不过两者在第二个膜

8、外环的构象上完全不同。由于第二膜外环组成了一个类似盖子的结构罩住了配体结合位点，这个构象上的区别使得所有对从视紫红质建立G蛋白耦联受体同源结构模型的努力变得困难重重。一些激活的即结合了配体的G蛋白耦联受体的结构也已经被研究清楚。这些结构显示了G蛋白耦联受体的膜外部分与配体结合了之后会导致膜内部分发生构象