G蛋白

G 蛋白偶联受体 (GPCR) 是在全身大量组织中发现的一个多样化的受体家族。它们的功能是响应多种细胞外信号，例如激素或神经递质，并触发细胞内信号级联，从而调节多种身体功能。本文将讨论人体内GPCR的结构和功能。

GPCR 的结构

G蛋白偶联受体由穿过脂质双层七次的跨膜区域组成（因此也称为七次跨膜受体）。该跨膜区域与G 蛋白偶联。

GPCR 没有完整的酶活性或离子通道，因此它们的所有下游效应都是通过其 G 蛋白介导的。

图 1 – G 蛋白结构和激活级联

G 蛋白是异三聚体，由三个不同的亚基组成：α ( α )、β ( β ) 和 gamma ( γ )。在非活性状态下，GDP 与 G 蛋白的 α 亚基结合。

基因组中有数百个GPCR，它们的受体被许多信号激活，例如神经递质、激素、离子、肽甚至视网膜中的光子。GPCR 的常见例子包括肾上腺素受体、毒蕈碱乙酰胆碱受体和阿片受体。

还有许多不同类型的α-、β-和γ-亚基。这使得不同受体产生的许多 GPCR 组合与由不同亚基组成的 G 蛋白偶联。此外，一种 GPCR 可以与多种 G 蛋白相关，因此一种信号可以产生多种下游细胞反应。

配体与 GPCR 的结合

激动剂（配体）是一种与受体结合并引起细胞反应的物质。对于 G 蛋白偶联受体，这由 5 个主要步骤组成。

1. 配体与 G 蛋白偶联受体的胞外部分结合，结合在 N 末端或跨膜区内的结合位点。
2. 与胞外配体结合位点的结合引起GPCR 的构象变化，导致 G 蛋白的 α 亚基释放 GDP。
3. 然后发布的 GDP 被GTP取代
4. 这会激活 G 蛋白，导致 α 亚基和结合的 GTP从 GPCR 和 βγ 亚基的跨膜部分解离。
5. 这些α-亚基与其相关效应子相互作用并引起下游效应，例如离子通道开放或酶活性调节。

尽管一个G蛋白偶联受体只含有一个α亚基，但它可以与多个第二信使相互作用，进而激活多种酶并催化许多反应。这产生了级联反应，其中一种激动剂与 GPCR 结合可以引起许多反应的催化（信号放大）。

图 2 – GPCR 配体结合后的序列

为了防止过多的信号传导，可以关闭 GPCR 活动。GTPase催化 α 亚基上的 GTP 分解为GDP + Pi。GDP 增加了 α 亚基与 βγ 亚基的亲和力，从而允许重新形成 G 蛋白的异源三聚体复合物。然后，G 蛋白与跨膜受体重新结合，重组 GPCR 以进行下一次配体结合。

G蛋白的类型

GPCR 中可以存在几种不同类型的 G 蛋白，它们根据其 α 亚基而有所不同。每个α亚基都会刺激一种酶，该酶的作用是增加或减少第二信使的浓度。

这会继续影响下游效应器，然后引起细胞反应。这些蛋白质的最终效果取决于其所在的特定细胞。