《受体学生》PPT课件.ppt
《《受体学生》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《受体学生》PPT课件.ppt(58页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、高级生物化学高级生物化学2009年年动物医学院动物医学院动物生物技术系主任动物生物技术系主任陕西省干细胞工程技术研究中心主任陕西省干细胞工程技术研究中心主任王华岩王华岩第六章第六章 细胞信号传导细胞信号传导第一节第一节 概述概述第二节第二节 受体受体第三节第三节 G G 蛋白蛋白第四节第四节 cAMP cAMP 和和 Ca+Ca+信号传导信号传导第五节第五节 膜磷脂信号传导膜磷脂信号传导第六节第六节 细胞因子信号细胞因子信号 受体受体 受受体体是是细细胞胞表表面面或或亚亚细细胞胞组组分分中中的的一一类类特特殊殊的的蛋蛋白白质质分分子子,可可识识别别并并专专一一地地结结合合有有生生物物活活性性的
2、的信信号号分分子子,从从而而激激活活或或触触发发一一系系列列生生化化反反应应,最最终终产产生生该信号特定的生物学效应。该信号特定的生物学效应。受受体体接接受受任任何何刺刺激激,包包括括非非生生物物的的环环境境刺刺激激(如如光光、机机械械刺刺激激)和和病病原原微微生生物物刺刺激激,并并引引发发一一定定的的细细胞胞反反应应的的生生物物大大分分子子,例例如如把把植植物物细细胞胞光光敏敏素素称称为光信号受体,把脑苷脂为光信号受体,把脑苷脂GMGM2 2称为霍乱毒素受体等。称为霍乱毒素受体等。6.2.1 6.2.1 受体的基本特征受体的基本特征 受受体体分分为为膜膜受受体体和和胞胞内内受受体体。无无论论
3、定定位位于于何何处处,受受体体的的两两个个基基本本功功能能缺缺一一不不可可,即即特特异异地地识识别别并并结结合合特特定定的的信信号号分分子子,然然后后把把接接受受的的信信号号准准确确无无误误地地放放大大并并传传递递到到细细胞胞内内,引引发发一一系系列列胞胞内内信信号号级级联联反反应,产生特定的细胞效应。应,产生特定的细胞效应。甾甾类类激激素素、甲甲状状腺腺素素等等疏疏水水性性胞胞间间信信号号和和气气体体信信号号的的受受体体均均定定位位于于胞胞内内或或核核内内,其其它它亲亲水水性性胞胞间间信号的受体均位于细胞质膜上。信号的受体均位于细胞质膜上。受体(受体(receptorreceptor)概念概
4、念:受体是一种能够受体是一种能够识别识别和和选择性选择性结合某种配体(信结合某种配体(信 号分子)的大分子物质,多为糖蛋白,一般至少号分子)的大分子物质,多为糖蛋白,一般至少 包括两个功能区域,与包括两个功能区域,与配体结合配体结合的区域和的区域和产生效产生效 应应的区域的区域。类型类型:细胞内受体(细胞内受体(intracellular receptor)细胞表面受体(细胞表面受体(cell surface receptor)钝化途径钝化途径:受体失活受体失活(receptor inactivation)。受体隐蔽(受体隐蔽(receptor sequestration)受体下行调节(受体下
5、行调节(receptor down-regulation)受体与配体(信号分子)间作用的主要特征受体与配体(信号分子)间作用的主要特征 特异性;特异性;饱和性;饱和性;高度的亲和力。高度的亲和力。受体与信号分子的结合有以下主要特征:受体与信号分子的结合有以下主要特征:(1 1)特异性)特异性(2 2)敏感性)敏感性(3 3)饱和性)饱和性(4 4)可调控性)可调控性 (1 1)特异性:)特异性:受受体体最最基基本本的的特特征征或或功功能能就就是是能能准准确确地地识识别别特特定定的的信信号号分分子子并并与与之之结结合合,否否则则就就无无法法准准确确地地传传递递信信息息。像像酶酶与与底底物物的的识
6、识别别、结结合合一一样样,受受体体上上的的结结合合部部位位与与信信号号分分子子的的三三维维构构象象互互补补,它它们们的的结结合也是分子识别过程,与诱导契合理论相符。合也是分子识别过程,与诱导契合理论相符。已知肾上腺素已知肾上腺素受体胞外部分的激素结合部位由螺旋受体胞外部分的激素结合部位由螺旋3 3的的Asp113Asp113、螺旋、螺旋5 5的的Ser204Ser204、Ser207Ser207和螺旋和螺旋6 6的的Phe290Phe290等残基组成,等残基组成,Asp113Asp113的负电荷与肾上腺素氨基的负电荷与肾上腺素氨基正电荷相互作用,正电荷相互作用,Ser204Ser204和和Se
7、r207Ser207的羟基氧原子与肾的羟基氧原子与肾上腺素苯环上两个羟基氢原子形成氢键,上腺素苯环上两个羟基氢原子形成氢键,Phe290Phe290的苯的苯基与其它疏水基团形成的疏水袋子恰好可以容纳肾上基与其它疏水基团形成的疏水袋子恰好可以容纳肾上腺素分子。如果腺素分子。如果Ser204Ser204和和Ser207Ser207或或Asp113Asp113突变成突变成AlaAla,对肾上腺素的亲和力都会大辐度下降。在特定的生,对肾上腺素的亲和力都会大辐度下降。在特定的生理条件下和特定的细胞中,受体结合具有高度特异性,理条件下和特定的细胞中,受体结合具有高度特异性,不能把这种特异性简单地理解为一种
8、受体只结合一种不能把这种特异性简单地理解为一种受体只结合一种信号分子或一种信号分子只结合一种受体。实际上,信号分子或一种信号分子只结合一种受体。实际上,同一细胞或不同类型的细胞中,同一信号分子可能有同一细胞或不同类型的细胞中,同一信号分子可能有两种或多种不同的受体,例如肾上腺素有两种或多种不同的受体,例如肾上腺素有和和两种两种类型的受体,胰岛素有高亲和力和低亲和力两种受体。类型的受体,胰岛素有高亲和力和低亲和力两种受体。科学杂志评出科学杂志评出20072007年十大科学发现年十大科学发现 美国科学杂志美国科学杂志1212月月2121日公布了日公布了20072007年度科学突破,年度科学突破,“
9、科学家发现人科学家发现人类基因组差异类基因组差异”荣登榜首,成为荣登榜首,成为20072007年度最大的科学突破。以下是科年度最大的科学突破。以下是科学杂志年度十大科学突破名单:学杂志年度十大科学突破名单:揭开揭开2-2-肾肾上腺素受体上腺素受体神秘面纱神秘面纱 4.4.揭开揭开2-2-肾上腺素受体神秘面纱肾上腺素受体神秘面纱 长期以来,确定长期以来,确定2-2-肾上腺素受体的结构便被列入肾上腺素受体的结构便被列入“未完成名单未完成名单”之列,就之列,就在一些结晶学家认为这项任务不可能完成之时,研究人员却成功与肾上腺素在一些结晶学家认为这项任务不可能完成之时,研究人员却成功与肾上腺素的这个的这
10、个“靶子靶子”发生了发生了“亲密接触亲密接触”。2-2-肾上腺素受体是大约肾上腺素受体是大约10001000个被称个被称之为之为“G“G蛋白偶联受体蛋白偶联受体”的跨膜分子中的一个。通过探测光、气味和味道、的跨膜分子中的一个。通过探测光、气味和味道、这些受体为我们提供了周围环境的信息。此外,这些受体为我们提供了周围环境的信息。此外,G G蛋白偶联受体也可通过传蛋白偶联受体也可通过传递激素、神经递质递激素、神经递质5-5-羟色胺以及其它分子的信息,帮助调整我们身体的内部羟色胺以及其它分子的信息,帮助调整我们身体的内部状况。状况。抗组胺剂、抗组胺剂、-受体阻滞剂等药物均瞄准了受体阻滞剂等药物均瞄准
11、了G G蛋白偶联受体,但一直以来,研蛋白偶联受体,但一直以来,研究人员从未发现这种受体的高清晰结构,以至于药物的有效性在一定程度上究人员从未发现这种受体的高清晰结构,以至于药物的有效性在一定程度上受到了影响。有关受到了影响。有关G G蛋白偶联受体结合位点的清晰图片可能加快更有效、更蛋白偶联受体结合位点的清晰图片可能加快更有效、更安全药物的研发进程,但到目前为止,科学家只搞定了一种简单的安全药物的研发进程,但到目前为止,科学家只搞定了一种简单的G G蛋白偶蛋白偶联受体。联受体。为了看见为了看见2-2-肾上腺素受体的庐山真面目,两个结晶学小组整整努力了近肾上腺素受体的庐山真面目,两个结晶学小组整整
12、努力了近2020年。年。20072007年秋季,相关的年秋季,相关的4 4篇论文刊登在科学、自然和自然篇论文刊登在科学、自然和自然-方法方法学杂志上。实际上,拍摄学杂志上。实际上,拍摄2-2-肾上腺素受体的快照还只是一个开始,在打肾上腺素受体的快照还只是一个开始,在打造能够进入这种分子的化合物之前,研究人员还需确定它在不同活动状态下造能够进入这种分子的化合物之前,研究人员还需确定它在不同活动状态下的真实面目。其它有待分析的的真实面目。其它有待分析的G G蛋白偶联受体意味着,结晶学家还有一段相蛋白偶联受体意味着,结晶学家还有一段相当长的路要走。当长的路要走。肾上腺素肾上腺素adrenaline,
13、AD;epinephrine,E对受体作用无选择性对受体作用无选择性不稳定不稳定非口服给药非口服给药摄取摄取/COMT及及MAO破坏破坏AD:作用作用心血管系统心血管系统心脏心脏 心率、收缩力、耗氧量心率、收缩力、耗氧量 冠脉扩张、心律失常、冠脉扩张、心律失常、ECG异常异常 (氟烷氟烷)血管血管 作用于小动脉和毛细血管前括约肌作用于小动脉和毛细血管前括约肌 收缩,收缩,扩张(内脏收缩、骨骼肌扩张)扩张(内脏收缩、骨骼肌扩张)血压血压治疗量或慢速静滴治疗量或慢速静滴大剂量大剂量AD:临床应用临床应用 心脏停搏心脏停搏:心室内注射心室内注射过敏性休克过敏性休克主要药物主要药物 支气管哮喘支气管哮
14、喘 有效药物,常用于控制急性发作有效药物,常用于控制急性发作减少局麻药吸收减少局麻药吸收与局麻药合用与局麻药合用局部止血局部止血牙龈出血或鼻出血牙龈出血或鼻出血 受受体体的的特特异异性性还还体体现现在在胞胞内内部部分分与与特特定定的的信信号号传传递递蛋蛋白白偶偶联联,肾肾上上腺腺素素的的受受体体和和受受体体分分别别与与不不同同的的G G蛋蛋白白偶偶联联,产产生生不不同同的的细细胞胞效效应应。肾肾上上腺腺素素2 2受受体体CC环环221221228228位位的的序序列列对对其其偶偶联联G G蛋蛋白白绝绝对对必必要要;269269272272位位如如缺缺失失或或发发生生突突变变也也会会大大大大降降
15、低低它它偶偶联联G G蛋蛋白白的的能能力力;位位于于胞胞外外侧侧E-E-中中的的Cys106Cys106和和E-E-中中的的Cys184Cys184对对于于偶偶联联G G蛋蛋白白也也绝绝对对必必要要,表表明明与与G G蛋蛋白白的的偶偶联联不不仅仅与与胞胞内内直直接接接接触触的的肽肽段段有有关关,而而且且与受体分子的整体构象有关。与受体分子的整体构象有关。(2 2)敏感性:)敏感性:胞间信号和受体的浓度通常都极胞间信号和受体的浓度通常都极低,因此受体必须具有极高的敏感性,它们的结低,因此受体必须具有极高的敏感性,它们的结合服从质量作用定律,可用下式表示:合服从质量作用定律,可用下式表示:H+RK
16、aKdHRKa=HRHRKd=HRHR=Ka1 式中式中HH为游离信号物质(配为游离信号物质(配体)浓度,体)浓度,RR为未结合的受体浓为未结合的受体浓度,度,HRHR为信号分子为信号分子-受体复合物受体复合物浓度,浓度,KaKa为结合常数(亲合常数),为结合常数(亲合常数),KdKd为解离常数,为解离常数,KdKd值为值为50%50%受体被受体被结合时的配体浓度(图)结合时的配体浓度(图)。式中式中HH为游离信号物质(配体)浓度,为游离信号物质(配体)浓度,RR为未结合的受体浓度,为未结合的受体浓度,HRHR为信号分子为信号分子-受体复合物浓度,受体复合物浓度,KaKa为结合常数(亲合常为结
17、合常数(亲合常数),数),KdKd为解离常数,为解离常数,KdKd值为值为50%50%受体被结受体被结合时的配体浓度(图)合时的配体浓度(图)。通常表观通常表观KdKd值在值在10109 910101212 molL molL1 1范围内。例如胰岛素受体的范围内。例如胰岛素受体的Kd=210Kd=2108 8 molLmolL11或或0.12gml0.12gml11,当血浆中胰当血浆中胰岛素的浓度达血浆总蛋白的岛素的浓度达血浆总蛋白的101055时就能与时就能与之专一结合。有些受体对配体的亲和力会之专一结合。有些受体对配体的亲和力会发生变化,而且多表现为负协同,如胰岛发生变化,而且多表现为负协
18、同,如胰岛素受体、肾上腺素素受体、肾上腺素受体、乙酰胆碱受体受体、乙酰胆碱受体等;个别受体表现为正协同,如抗利尿激等;个别受体表现为正协同,如抗利尿激素受体。素受体。(3 3)饱饱和和性性:在在一一定定生生理理条条件件下下,细细胞胞的的某某种种受受体体数数目目保保持持相相对对恒恒定定,例例如如每每个个靶靶细细胞胞的的受受体体少少的的可可低低至至500500个个(如如甲甲状状腺腺中中促促甲甲状状腺腺激激素素受受体体),多多的的可可高高达达10101111个个(如如电电鳗鳗电电器器官官中中乙乙酰酰胆碱受体)。胆碱受体)。受受体体以以高高亲亲和和力力特特异异地地结结合合配配体体一一般般很很容容易易被
19、被饱饱和和;而而低低亲亲和和力力的的非非特特异异性性结结合合可可能能只只是是一一种种物物理吸附作用(图)理吸附作用(图)。图图6.6 6.6 人肝癌细胞胰岛素特异受体的检测人肝癌细胞胰岛素特异受体的检测 (4 4)可可调调控控性性:首首先先受受体体数数目目恒恒定定是是相相对对的的,在在一一定定的的条条件件下下可可以以进进行行上上调调或或下下调调。例例如如血血液液中中胰胰岛岛素素浓浓度度过过高高时时,靶靶细细胞胞上上的的胰胰岛岛素素受受体体数数目目下下调调,在在高高胰胰岛岛素素血血症症或或胰胰岛岛素素抗抗拒拒性性的的人人和和鼠鼠肝肝细细胞胞、脂脂肪肪细细胞胞、心心肌肌细细胞胞上上胰胰岛岛素素受受
20、体体数数目目下下降降505070%70%。反反之之,血血中中胰胰岛岛素素浓浓度度过过低低时时,靶靶细细胞胞上上的的胰胰岛岛素素受受体体数数目目上上调调。激激素素长长时时间间刺刺激激导导致致组组织织“脱脱敏敏”和和较较长长时时间间激激素素撤撤退退时时引引起起的的组组织织“超超敏敏”,均均可可能能与与受受体体数数目目改改变变有有关关。其其次次,有有些些受受体体被被磷磷酸酸化化后后对对配配体体的的亲亲和和力力下下降降,或或与与某某种种磷磷蛋蛋白白结结合合而而不不能能与与下下游游信信号号蛋蛋白白偶偶联联,都都能能影影响响或或调节受体的功能。调节受体的功能。6.2.2 6.2.2 胞内受体的作用机制胞内
21、受体的作用机制 甾甾类类激激素素、甲甲状状腺腺素素和和维维甲甲酸酸等等疏疏水水性性小小分分子子信信号号物物质质,通通过过简简单单扩扩散散即即可可跨跨越越质质膜膜进进入入细细胞胞。黄黄体体酮酮、皮皮质质醇醇、孕孕酮酮等等与与胞胞浆浆内内的的受受体体结结合合,激激素素-受受体体复复合合物物即即可可通通过过核核孔孔进进入入细细胞胞核核;甲甲状状腺腺素素、维维生生素素D D、雌雌激激素素和和维维甲甲酸酸则则与与核核内内的的受受体体结结合合。这这些些受受体体与与其其配配体体结结合合之之后后引引起起构构象象变变化化,对对DNADNA的的亲亲和和力力增增大大,与与靶靶基基因因上上的的调调节节序序列列结结合合
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 受体学生 受体 学生 PPT 课件
限制150内