打印本文1 膜受体的分类
随着越来越多的膜表面受体被纯化，其结构及转导信号的方式逐步得以阐明。目前，按照受体的结构及其作用方式可将其分为三大类。这三大类受体在配体种类、受体的一般结构和功能及细胞对之发生反应的方式上有所不同
| classify | Ion Channel Receptors | G-Protein-Linked receptors | Recetpors with a Single Transmembrane Domain |
| Endogenous ligands | Neurotransmitter | Neurotransmitter | Growth factor hormone |
| Hormone | Cytokine | ||
| Auloacoid | |||
| Chemotactic factor | |||
| Exogenous stimulant | |||
| Structure | Oligomer with a pore | Probably monomer | Monomer of oligomer with (±）catalytic domain |
| Number of transmembrane segments | Four per subunit | Seven | One per subunit |
| Function | Ion channel | Activation of G proteins | Tyrosine kinase |
| Giuanylate cyclase(?) | |||
| Cellular responses | Depolarization or hyperpolarization | Depolarization orhyperpolarization | Regulation of function and expression of proteins |
| Regulation of functionand expression of proteins | Proliferation ordifferentiation |
2 离子通道型受体
离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体。这种离子通道与受电位控制的离子通道及受化学修饰调控的离子通道不同，它们的开放或关闭直接受配体的控制，其配体主要为神经递质。
图21－8 乙酰胆碱受体的结构模式图
图21－8显示了作为离子通道受体的典型代表－乙酰胆碱受体的结构模式。乙酰胆碱受体是由5个同源性很高的亚基构成，包括2个α亚基，1个β亚基，1个γ亚基的和1个δ亚基。每一个亚基都是一个四次跨膜蛋白，分子量约60kd，约由500个氨基酸残基构成。推测跨膜部分为四条α螺旋结构，其中一条α螺旋含较多的极性氨基酸，就是由于这个亲水区的存在，使五个亚基共同在膜中形成一个亲水性的通道。乙酰胆碱的结合部位位于α亚基上。
乙酰胆碱受体可以以三种构象存在(图21-9)。两分子乙酰胆碱的结合可以使之处于通道开放构象，但即使有乙酰胆碱的结合，该受体处于通道开放构象状态的时限仍十分短暂，在几十毫微秒内又回到关闭状态。然后乙酰胆碱与之解离，受体则恢复到初始状态，做好重新接受配体的准备。
图21－9 乙酰胆碱受体的三种构象示意图
离子通道受体信号转导的最终作用是导致了细胞膜电位的改变，可以认为，离子通道受体是通过将化学信号转变成为电信号而影响细胞的功能的。
离子通道型受体可以是阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体，也可以是阴离子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受体。
3 G蛋白偶联型受体及其信号转导
3.1 G蛋白偶联受体的信号传递过程包括(1)配体与受体结合，(2)受体活化G蛋白,GTP结合蛋白简称G蛋白；(3)G蛋白激活或抑制细胞中的效应分子；(4)效应分子改变细胞内信使的含量与分布，(5)细胞内信使作用于相应的靶分子，从而改变细胞的代谢过程及基因表达等功能。本节将逐一介绍这一过程的主要环节。
G蛋白偶联型受体－G蛋白－腺苷酸环化酶信号转导途径示意图
3.2 细胞内信使作用的主要靶分子
(1)蛋白激酶A
cAMP作用于cAMP依赖性蛋白激酶(cAMP－dependent Protein Kinase,简称为cAPK),亦称为蛋白激酶A(Protein Kinase A, PKA)，目前后一种命名较为公认。cAMP可以作为该激酶的变构激活剂，使无活性的蛋白激酶A转变为有活性的蛋白激酶A(详见第十一章，图11－4)。活化了的蛋白激酶A可作用于多种与糖脂代谢相关的酶类、一些离子通道和某些转导因子，使它们发生磷酸化并改变其活性状态。
(2)蛋白激酶G
细胞内的另一种环核苷酸信使为环鸟苷酸－cGMP。cGMP作用于cGMP依赖性蛋白激酶－cGMPdependent Protein Kinase, cGPK)，亦称为蛋白激酶G(Protein Kinase G、PKG)。与PKA一样，PKG是目前较为公认的命名。蛋白激酶G以cGMP作为变构效应剂，在脑和平滑肌中含量较丰富。1997年，人们发现，PKG的基因突变与果蝇的觅食行为有关。我们可以推测，PKG很有可能在神经系统的信号传递过程中具有重要作用。
(3)蛋白激酶C
另外一些重要的细胞内信使还包括磷脂酰肌醇的衍生物如DAG、PIP3(三磷酸磷脂酰肌醇)、磷脂酰胆碱的衍生物、鞘磷脂的衍生物以及Ca2＋等等。这些小分子信使的一个重要靶分子是蛋白激酶C(Protein Kinase C、PKC)。
PKC有多种同工酶形式，均以希腊字母排列，有PKCα、PKCβI、PKCβⅡ和PKCγ等等。不同的同功酶在结构和组织分布上各有不同，其对辅助因子(包括上述细胞内小分子信使)的需求亦有差别，并且对底物有选择性。
PKC在细胞的生长分化的调控中及其它多种细胞功能上具有关键性的调节作用，是一类非常重要的信号转导分子。细胞信号转导过程中的多条途径都可以导致PKC的活化。已经有很多实验研究证明，PKC的抑制剂可以使细胞失去对生长分化刺激信号的反应，表明这些功能都依赖于PKC的调控。例如，肥大细胞的脱颗粒反应(释放出大量组织胺等血管活性物质)是机体变态反应的重要形式之一。体外实验表明，如果用PKC抑制剂预先处理细胞，细胞就不会对刺激信号再发生脱颗粒反应。如果用改变细胞膜通透性的方式使胞内的PKC漏出，细胞也会失去发生脱颗粒反应的能力，此时若再加入PKC使之回到细胞中，则又可恢复细胞的脱颗粒反应。其它很多类似的实验亦表明，细胞的很多其它功能也受到PKC的调控。
4 单次跨膜受体及其信号转导
4.1 受体特点
多种生长因子和细胞因子的受体为一类结构上为单次跨膜的糖蛋白。与七次跨膜受体(G蛋白偶联型受体)相对应，将其称为单次跨膜受体，即它们的跨膜区仅为单向一次性的，而不像七次跨膜受体那样有反复的跨膜区段.单次跨膜受体介导的信号转导过程则主要是蛋白分子的相互作用，并且有蛋白酪氨酸激酶的广泛参与。
| Receptor Type | Family | Examples | Characteristics |
| Protein-tyrosine kinase receptors
|
PDGF receptor | PDGFR-α,PDGFR-βSCFR | Five immunoglobulin-like |
| family | (Kit),CSF-R(Fms),Flk-2 | domains extracellularly | |
| EGF receptor family | EGFR(ErbB),ErbB2(Neu),ErbB3,ErbB4 | Two cysteine-rich | |
| IGF receptor family | insulin R,IGF-1R | domains extracllularly | |
| HGF receptor family | HGFR(Met),MSPR(Ron) | Disulphide-bound heteroteramer of a and βchain | |
| VEGF receptor family | Flt-1,Flk-1(KDR) | Seven immunolobulin-like domains extracellularly | |
| Neurotrophin receptor family | Trk,TrkB,TrkC | .. | |
| Eph receptor family | Eph ,E1k,Eck,Cck5,Sek,Erk | Two FNIII-like domains and a cysteinerichdomain extracellularly | |
| Cytokine receptors
|
CH receptor subfamily | GHR,EPOR,PRLR,G-CSFR | Form homodimers |
| IL-3 receptor subfamily | IL-3R,GM-CSFR,IL-5R | Form complexes with the cβ subunit | |
| IL-6 receptor subfamily | IL-6R,LIFR,CNTFR,IL-11R | Form complexs with gp 130 | |
| IL-2receptor subfamily | IL-2R,IL-2Rβ,IL-4R,IL-7R | Form complexes with il-2Rγ | |
| IFN receptor subfamily | IFN-α/βR,IFN-γRα,IFN-γRβIL-10R | .. | |
| TNF receptor family | .. | TNFR-1,TNFR-11MLNGFR,CD40,OX-40,Fas,CD27,CD30 | Form trimers |
| Antigen receptors
|
.. | TCR | Complex of α,β,γ,δ,ε,ζandηsubunits |
| .. | BCR | Complex of IgM and heterodimers ofα/βsubunits | |
| Serine/threonine kinase receptor family | Type Ⅱ receptor family
|
TGFβR-Ⅱ,ActR-Ⅱ,ActR-ⅡB | Form hetero-oligomers with type Ireceptors,i, e,TGFβ-I,ActR-1,ActR-1B,BMPR-1A,BMPR-1B,ALK-1 |
4.2细胞内信使作用的主要靶分子
4.2.1蛋白激酶
蛋白激酶是指能够将γ－磷酸基因从磷酸供体分子上转移至底物蛋白的氨基酸受体上的一大类酶。磷酸供体可以是ATP，也可以是其它类三磷酸核苷酸。由于蛋白激酶常常是多底物的，因此蛋白激酶是根据底物中氨基酸残基的特异性而不是根据底物蛋白的特异性来分类的。种类很多，对于细胞功能影响较大的有PKA、PKG、PKC、MAPK和PTK等。PKA、PKG和PKC已在G蛋白偶联受体中提及，因此这里仅介绍MAPK和PTK。
4.2.2 蛋白磷酸酶(Protein Phosphotase)
蛋白磷酸(酯)酶是指具有催化已经磷酸化的蛋白分子发生去磷酸化反应的一类酶分子。它们与蛋白激酶相对应存在，共同构成了磷酸化与去磷酸化这一重要的蛋白质活性的开关系统。正如蛋白激酶催化的磷酸化由于底物不同，有的表现为活性增高，有的表现为活性降低一样，蛋白磷酸酶所催化的去磷酸化反应也对于不同的底物有不同的反应(图21-21)。
图21-21 蛋白酪氨酸磷酸酶对蛋白酪氨酸激酶的调控作用
PTK：Protein Tyrosine Kinase PTP：Protein Tyrosine Phosphotase S:Substrate
蛋白磷酸酶的分类也与蛋白激酶类似，是根据它所作用的氨基酸残基决定的。目前已知的蛋白磷酸酶包括蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶和蛋白酪氨酸磷酸酶两大类，另外还有个别的蛋白磷酸酶具有双重作用，即可同时作用于酪氨酸和丝氨酸残基。
蛋白激酶和蛋白磷酸酶均作用于有限的底物，它们的催化作用的特异性及其在细胞内的分布特异性决定了信号转导途径的精确性。
4.2.3 低分子量G蛋白(Small G Protein)
图21-22 Ras的活化及其调控因子
低分子量GTP结合蛋白在多种细胞反应中具有开关作用，它们位于MAPK系统的上游，是一类重要的信号转导分子。第一个被发现的低分子量G蛋白是Ras，因此这一类蛋白质被称为Ras超家族成员。由于它们均由一个GTP酶结构域构成，亦将之称为Ras样GTP酶。
低分子量G蛋白的共同特点是，当结合了GTP时即成为活化形式，这时可作用于下游分子使之活化，而当GTP水解成为GDP时(自身为GTP酶)则回复到非活化状态。这一点与Gα类似，但是Ras家族的分子量明显低于Gα。
在细胞中存在着一些专门控制低分子量G蛋白活性的低分子量G蛋白调节因子，这些调节因子受膜受体信号的影响，调节低分子量G蛋白活性，低分子量G蛋白再作用于MAPK系统。在这些调节因子中，有的可以增强低分子量G蛋白的活性，如鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)和鸟嘌呤核苷酸解离抑制因子(GDI)，有的可以降低低分子量G蛋白活性，如GTP酶活化蛋白(GAP)等