第四节G蛋白和磷脂酶C

第四节　G蛋白和磷脂酶C

　　G蛋白在TCR/CD3与磷脂酶C（phospholipase C,PLC）的结合过程中起到重要的调节作用。通过G蛋白可使PLC发生活化，从而激活磷脂酰肌酰肌醇代谢途径，引起淋巴细胞活化和增殖。自80年代中期发现G蛋白发现G蛋白及ras等GTP结合蛋白以来，G蛋白与信号转导关系的研究已获得重大突破，因之获得1994年诺贝尔医学和生理学奖。

　　一、G蛋白

　　受体与配体结合后即与膜上的偶联蛋白结合，使其释放活性因子，再与效应器发生反应。位于受体与效应器之间的则是偶联蛋白。所知的偶联蛋白种类较多，都属于结构和功能极为类似的一个家族，由于它们都能结合并水解GTP，所以通常称G蛋白，即鸟苷酸调节蛋白（guanine nucleotide regulatory protein）。

　　（一）G蛋白的分类

　　G蛋白的种类已多达40余种，大多数存在于细胞膜上，由α、β、γ三个不贩亚单位构成，总分子量为100kDa左右。其中β亚单位在多数G蛋白中都非常类似，分子量36kDa左右。γ亚单位分子量在8-11kDa之间，除Gt外，大多数G蛋白的γ亚单位都是相同的。βγ两个亚单位的不同可以将G蛋白分为Gs、Gi、Go、Gq、G?及Gt等六类。些不同类型的G蛋白在信号传递过程各种发挥不同的作用。除此之外，在细胞内还存在另一类G蛋白，这类G蛋白具有鸟核苷酸的结合位点，有GTP酶活性，其功能也受鸟核苷酸调节，但与跨膜信息传递似科无直接相关。在结构上不同于前述的G蛋白，分子量较小，在20-30kDa之间，不是以α、β、γ三聚体方式存在，而是单体分子，因此被称为小G蛋白（small G proteins）。如ras表达产物为小G蛋白。小G蛋白同ras蛋白具有同源性，同属于ras超家族（ras superfamily）。哺乳动物G蛋白中属ras超家族约有50多个成员，根据它们序列同源性相近程度又可以分为Ras、Rho和Rab三个主要的亚家族。

　　（二）G蛋白与信号传递

　　细胞表面的受体通过与其相应配体作用后，可经不同种类的G蛋白偶联，分别发挥不同的生物学效应。与G蛋白偶联的多种受体具有共同的结构功能特点：分子量40-50kDa左右，由350-500氨基酸组组成，形成7个由疏水氨基酸组成的α螺旋区段，反复7次穿越细胞膜的脂质双层。肽链的N末端在胞膜外，C末端在细胞内。N末端上常有许多糖基修饰。从功能上看，受体的识别区域并不象一般想象的那样在胞膜的外部，实际上是由7个跨膜区段间通过特定氨基酸残基之间的相互作用形成复杂的空间构象。配体结合于识别区域之后，即导致整个受体构象的变化。受体肽链的C末端和连接第5和第6个跨膜区段的第三个胞内环是G蛋白结合部位。目前研究发现，趋化因子受体家族（chemokine receptor family）以及一些神经递质受体都属于G蛋白偶联的7次跨膜受体的超家族。例如IL-8RA胞膜外N端Asp11、Llu275、Arg280以及可形成二硫键的Cys30和Cys277在与配体结合中起重要作用；紧接第三个空膜区第二个胞浆环中DRY序列对于与G蛋白的结合是必要的。

　　（1）Gs：细胞表面受体与Gs（stimulating adenylate cyclase g protein,Gs）偶联激活腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使，继而激活cAMP依赖的蛋白激酶。

　　（2）Gi：细胞表面受体同Gi（inhibitory adenylate cyclase g protein,Gi）偶联则产生与Gs相反的生物学效应。

　　（3）Gt：可以激活cGMP磷酸二酯酶，同视觉有关。

　　（4）Go：可以产生百日咳杆菌毒不导致的一系列效应。

　　（5）Gq：同PLC偶联，在磷脂酰肌醇代谢途径信号传递过程中发挥重要作用。

　　（6）小G蛋白：近年来研究发现小G蛋白，特别是一些原癌基因表达产物有着广泛的调节功能。Ras蛋白主要参与细胞增殖和信号转导；Rho蛋白对细胞骨架网络的构成发挥调节作用；Rab蛋白则参与调控细胞内膜交通（membrane traffic）。此外，Rho和Rab亚家庭可能分别参与淋巴细胞极化（polarization）和抗原的提呈。某些信号蛋白通过SH-3功能区将酪氨酸激酶途径同一些由小G蛋白所控制的途径连接起来，如Rho（与Ras有30%同源性）调节胞浆中微丝上肌动蛋白的聚合或解离，从而影响细胞形态。这一事实解释了某些含有SH-3的蛋白同细胞骨架某些成份相关联或调节它们的功能（见第二节有关SH-3的功能）。