氨醇(Cer);糖类衍生物,如三磷酸肌醇(IP3);核苷酸,如cAM P. c GMP;信号蛋白
分子——多数为癌基因的产物,如Ras和底物酶。底物酶主要为酪氨酸或丝/苏氨酸蛋
白激酶,但它们本身又是其他酶的底物,如 ;JAK、 Raf等。通常将 Ca2+、 DAG、 IP3。
Cer、cAMP、cGMP等这类在细胞内传递信息的小分子化合物称为第二信使( secondary
messenger )。
细胞内信息物质在传递信号时绝大部分通过酶促级联反应方式进行。它们最终通过
改变细胞内有关酶的活性、开启或关闭细胞膜离子通道及细胞核内基因的转录,达到调
节细胞代谢和控制细胞生长、繁殖和分化的作用。所有信息物质在完成信息传递后,必
须立即灭活。通常细胞通过酶促降解、代谢转化或细胞摄取等方式灭活信息物质。一些
细胞外信息物质影响细胞内代谢的可能途径见表16-l。
第二节 受体
受体(receptor)是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合,进而引
起生物学效应的特殊蛋白质,个别是糖脂。能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称
为配体(ligand)。细胞间信息物质就是一类最常见的配体。除此以外,某些药物、维生
素和毒物也可作为配体而发挥生物学作用。
受体在细胞信息传递过程中起着极为重要的作用。其中,位于细胞浆和细胞核中的
受体称为胞内受体,它们全部为DNA结合蛋白。存在于细胞质膜上的受体则称为膜受
体,它们绝大部分是镶嵌糖蛋白。
一、受体的分类、一般结构及功能
(-)膜受体
1.环状受体 即配体依赖性离子通道。它们主要受神经递质等信息物质调节。当
神经递质与这类受体结合后,可使离子通道打开或关闭,从而改变膜的通透性。这类受
体主要在神经冲动的快速传递中起作用。
2.七个跨膜a螺旋受体 又称蛇型受体(serpetine receptor)。七个跨膜 a螺旋受体
是研究得最为广泛和透彻的一种受体。它们全部是只含一条肽链的糖蛋白,其N端在细胞外侧,C端在细胞内,中段形成七个跨膜螺旋结构和三个细胞外环与三个细胞内环(图16-1)。这类受体的特点是其胞浆面第三个环能与乌苷酸结合蛋白(guanylate binding protein ,简称G蛋白)相偶联,从而影响腺苷酸环化酶(adenylate cylase,AC)或磷脂酶C等
的活性,使细胞内产生第二信使。这类受体的信息传递可归纳为:激素 受体 G蛋白
酶 第二信使 蛋白激酶 酶或功能蛋白 生物学效应。此类受体分布极广,主要参与细胞物质代谢的调节和基因转录的调控。
G蛋白是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白,由三个亚基组成。它们是a亚基(45kD)、β亚基(35kD)和Y亚基(7kD)。G蛋白有两种构象,一种以 aβY 三聚体存在并与 GDP结合,为非活化型;另一种构象是 a亚基与 GTP结合并导致 βY二聚体的脱落,此型为活化型(图 16-2)。
G蛋白有许多种(表16-2)。常见的有激动型G蛋白(stimulatory G protein,Gs)、抑制型 G蛋白(inhbitory G protein,Gi)和磷脂酶C型 G蛋白(PI-PLC G protein, Gp)。不同的 G蛋白能特异地将受体和与之相适应的效应酶偶联起来。各种G蛋白的a亚基均有一个可被霍乱毒素或百日咳毒素进行ADP核糖基化的修饰部位。这两种细菌毒素能改变G
蛋白的功能,霍乱毒素能激活GS而激活AC;百日咳毒素则能激活Gi而抑制ACo
3.单个跨膜a螺旋受体 这类受体主要有酪氨酸蛋白激酶受体型和非酪氨酸蛋白
激酶受体型。前者为催化型受体(catalytic receptor)(如胰岛素受体和表皮生长因子受体
等),它们与配体结合后即有酪氨酸蛋白激酶活性,既可导致受体自身磷酸化,又可催
化底物蛋白的特定酪氨酸残基磷酸化;后者(如生长激素受体、干扰素受体)与配体结合
后,可与酪氨酸蛋白激酶偶联而表现出酶活性。这类受体全部为糖蛋白且只有一个跨膜螺旋结构。催化型受体跨膜区由22一26个氨基酸残基构成一个a一螺旋,高度疏水。细胞外区一般有 500-850个氨基酸残基,有的含与免疫球蛋白(Ig)同源的结构,有的富含半跳氨酸区段,此区为配体结合部位(图16-3)。细胞内为近膜区和功能区。酪氨酸蛋白激酶功能区位于C末端,包括结合ATP和结合底物的两个功能区。此型受体与细胞的增殖、分化、分裂及癌变有关。能与这类受体结合的配体主要有细胞因子(如白介素)、生长因子和胰岛素等。
(二)胞内受体
胞内受体多为反式作用因子,当与相应配体结合后,能与DNA的顺式作用元件
结合,调节基因转录。能与此型受体结合的信息物质有类固醇激素,甲状腺素和维甲酸等。
胞内受体通常为400-1000个氨基酸残基组成的单体蛋白质,包括四个区域(图16-4):
1.高度可变区 位于N末端,含25-603个氨基酸残基,具转录激活作用。多数受体的这~区域还是抗体结合部位。
2.DNA结合区 有66-68个氨基酸残基,富含半脱氨酸并有锌指结构,它能顺DNA螺旋旋转并与之结合。