使在细菌中也存在与G-蛋白偶联受体相似的膜蛋白，如细菌的菌紫红质，它的作用是光驱动的H +-泵。但细菌中的此类蛋白并不具有G-蛋白偶联受体的功能，因为细菌中没有G蛋白,推测其偶联 系统并不相同。
16. 酶联受体(enzyme linked receptor)
这种受体蛋白既是受体又是酶，一旦被配体激活即具有酶活性并将信号放大，又称催化受体 (catalytic
receptor)。这一类受体转导的信号通常与细胞的生长、繁殖、分化、生存有关。酶联受体也是 跨膜蛋白,
细胞内结构域常常具有某种酶的活性,故称为酶联受体。但并非所有的酶联受体的细胞内结构 域都具有酶活性,所以,按照受体的细胞内结构域是否具有酶活性将此类受体分为两大类:缺少细胞 内催化活性的酶联受体,和具有细胞内催化活性的受体。 17. 表面受体超家族(surface receptor superfamilies)
根据表面受体进行信号转导的方式将受体分为三大类,若根据表面受体与质膜的结合方式在可 分为单次跨膜、7次跨膜和多亚单位跨膜等三个家族。
酶联受体,如酪氨酸蛋白激酶受体和鸟苷环化酶受体等都属于单次跨膜(single-pass
receptor)受体，它们的多肽链上只有一个跨膜的α螺旋。第二类是7次跨膜受体(seven-pass receptor)，这类受体的多肽链中有7个跨膜α螺旋区，如肾上腺素受体、多巴胺受体、5-羟色胺 受体、促甲状腺素受体、黄体生成素受体等都是7次跨膜受体,此类受体在信号转导中全部同G蛋 白偶联。第三类是由多个亚基共同组装成的受体(multisubunit
receptor)，如前面讨论过的烟碱样乙酰胆碱受体。受体与膜结合方式的差异决定着它们参与细 胞通讯方式的不同。
18. 受体交叉(receptor crossover)
受体与配体的结合是高度特异的, 但这种特异性不是绝对的, 如胰岛素受体除结合胰岛素外, 还可同胰岛素样生长因子结合。糖皮质(激)素受体除同糖皮质(激)素结合以外, 还可同其它甾类 激素结合,
反之亦然。这种受体与配体交叉结合的现象称为受体交叉。 19. 亲和标记(affinity labeling)
对酶的活性部位、受体的结合位点进行特异标记的方法。试剂A-X的A基团和X基团可分别与不 同的位点进行结合,从而将两种物质交联在一起。如用亲和标记法分离细胞表面受体时, 先将细胞与超量标记的激素(配体)混合,以饱和所有特异受体的激素结合位点；洗去多余的激 素,然后加入能够与受体和配体结合的共价交联剂将激素与受体进行共价交联达到分离的目的。 20. 信号级联放大(signaling cascade)
从细胞表面受体接收外部信号到最后作出综合性应答是一个将信号逐步放大的过程，称为信号 的级联放大反应。
组成级联反应的各个成员称为一个级联(cascade),主要是由磷酸化和去磷酸化的酶组成。信号的 级联放大作用对细胞来说至少有两个优越性:第一,同一级联中所有具有催化活性的酶受同一分子 调控,如糖原分解级联中有三种酶:依赖于cAMP的蛋白激酶、糖原磷酸化酶激酶和糖原磷酸化酶都 是直接或间接受cAMP调控的。第二:通过级联放大作用,使引起同一级联反应的信号得到最大限度 的放大。如10-10M的肾上腺素能够通过对糖原分解的刺激将血液中的葡萄糖水平提高50%。在肾 上腺素的刺激下,细胞内产生10-6M的cAMP(图5M-1)。 图M5-1 肾上腺素在细胞内的级联放大作用
级联反应除了具有将信号放大,使原始信号变得更强、更具激发作用，引起细胞的强烈反应外, 级联反应还有其他一些作用:
①信号转移,即将原始信号转移到细胞的其他部位;②信号转化,即将信号转化成能够激发细胞应
答的分子,如级联中的酶的磷酸化;③信号的分支,即将信号分开为几种平行的信号,影响多种生化途 径,引起更大的反应;④级联途中的各个步骤都有可能受到一些因子的调节,因此级联反应的最终效 应还是由细胞内外的条件来决定。 21. 第二信使(second messengers)
细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使,而将细胞外的信号称为 第一信使(first messengers)。 第二信使至少有两个基本特性:
①是第一信使同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧或胞浆中出现、仅在细胞内部起作用的信号 分子；②能启动或调节细胞内稍晚出现的反应信号应答。
第二信使都是小的分子或离子。细胞内有五种最重要的第二信使:cAMP、cGMP、1,2-二酰甘油 (diacylglycerol,DAG)、1,4,5-三磷酸肌醇(inosositol 1,4,5-trisphosphate,IP3)、Ca2+ 等。
第二信使在细胞信号转导中起重要作用，它们能够激活级联系统中酶的活性,以及非酶蛋白的 活性。第二信使在细胞内的浓度受第一信使的调节,它可以瞬间升高、且能快速降低,并由此调节 细胞内代谢系统的酶活性,控制细胞的生命活动,包括:葡萄糖的摄取和利用、脂肪的储存和移动以 及细胞产物的分泌。第二信使也控制着细胞的增殖、分化和生存,并参与基因转录的调节。 22. GTP结合蛋白(GTP binding protein, G蛋白)
与GTP或GDP结合的蛋白质,又叫鸟苷酸结合调节蛋白(guanine nucleotide-binding regulatory protein)。从组成上看,有单体G蛋白(一条多肽链)和多亚基G蛋白(多条多肽链组成)。G蛋白参 与细胞的多种生命活动,如细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小泡运输、蛋白质合成等。 G蛋白偶联系统中的G蛋白是由三个不同亚基组成的异源三体,三个亚基分别是α、β、γ, 总 相对分子质量在100kDa左右, β亚基为36 kDa左右, γ亚基为8-11kDa左右。β、γ两亚基通常紧密结合在一起,
只有在蛋白变性时才分开,鸟苷结合位点位于α亚基上。此外,α亚基还具有GTPase的活性结构 域和ADP核糖化位点。G蛋白属外周蛋白,
它们在膜的细胞质面通过脂肪酸链锚定在质膜上。G蛋白是一个大家族, 目前研究得较多的是 Gs (转导激素对腺苷酸环化酶的活化过程)、Gi
(转导激素对腺苷酸环化酶的抑制作用), 另外还有其他的一些三体G蛋白。G蛋白有多种调节功 能,
包括Gs和Gi对腺苷酸环化酶的激活和抑制、对cGMP磷酸二酯酶的活性调节、对磷脂酶C的调 节、对细胞内Ca2+浓度的调节等。 另外还参与门控离子通道的调节。 23. PKA系统(protein kinase A system, PKA)
是G蛋白偶联系统的一种信号转导途径。信号分子作用于膜受体后，通过G蛋白激活腺苷酸环 化酶,
产生第二信使cAMP后,激活蛋白激酶A进行信号的放大。故将此途径称为PKA信号转导系统。 如胰高血糖素和肾上腺素都是很小的水溶性的胺,它们在结构上没有相同之处,并作用于不同的膜 受体,
但都能通过G蛋白激活腺苷酸环化酶, 最后通过蛋白激酶A进行信号放大。 24. 效应物(effector)
所谓效应物是指直接产生效应的物质,通常是酶,如腺苷酸环化酶、磷酸脂酶等,它们是信号转导 途径中的催化单位。效应物通常也是跨膜糖蛋白。 25. 腺苷酸环化酶(adenylate cyclase, AC)
腺苷酸环化酶是膜整合蛋白,它的氨基端和羧基端都朝向细胞质。AC在膜的细胞质面有两个催
化结构域,还有两个膜整合区,每个膜整合区分别有6个跨膜的α螺旋。哺乳动物中已发现6个腺苷 酸环化酶异构体。由于AC能够将ATP转变成cAMP,引起细胞的信号应答,故此,AC是G蛋白偶联系 统中的效应物。
26. 蛋白激酶 A (protein kinase A，PKA)
又称依赖于cAMP的蛋白激酶A (cyclic-AMP dependent protein kinase A)，是一种结构最简单、生化特性最清楚的蛋白激酶。
PKA全酶分子是由四个亚基组成的四聚体, 其中两个是调节亚基(regulatory subunit, 简称R 亚基)，另两个是催化亚基(catalytic subunit, 简称 C 亚基)。R亚基的相对分子质量为49～55kDa, C亚基的相对分子质量为40kDa,总相对分子质量约为180kDa；全酶没有活性。在大多数哺乳类 细胞中, 至少有两类蛋白激酶A, 一类存在于胞质溶胶, 另一类结合在质膜、核膜和微管上。
激酶是激发底物磷酸化的酶,所以蛋白激酶A的功能是将ATP上的磷酸基团转移到特定蛋白质的 丝氨酸或苏氨酸残基上进行磷酸化,
被蛋白激酶磷酸化了的蛋白质可以调节靶蛋白的活性。
一般认为, 真核细胞内几乎所有的cAMP的作用都是通过活化PKA,从而使其底物蛋白发生磷酸 化而实现的。
27. PKC系统(protein kinase C system，PKC system)
由于该系统中的第二信使是磷脂肌醇,故此这一系统又称为磷脂肌醇信号途径 (phosphatidylinositol signal pathway)。
在这一信号转导途径中,膜受体与其相应的第一信使分子结合后，激活膜上的Gq蛋白(一种G蛋 白),然后由Gq蛋白激活磷酸脂酶Cβ
(phospholipase Cβ, PLC), 将膜上的脂酰肌醇4,5-二磷酸(phosphatidylinositol biphosphate, PIP2)分解为两个细胞内的第二信使：二酰甘油( diacylglycerol,
DAG)和1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)。IP3动员细胞内钙库释放Ca2+到细胞质中与钙调蛋白结合，随 后参与一系列的反应；而DAG在Ca2+的协同下激活蛋白激酶C(protein
kinase C，PKC)，然后通过蛋白激酶C引起级联反应，进行细胞的应答, 故此将该系统称为PKC 系统,或称为IP3、DAG、Ca2+信号通路。 28. IP3受体(IP3 receptor)
IP3受体是一种内质网通道蛋白, 由四个相对分子质量为260kDa的糖蛋白组成的四聚体。四个亚 基组成一个跨膜的通道, 每个亚基都有IP3结合的部位,
当3～4个部位被IP3占据时, 受体复合物构象发生改变, 打开离子通道, 储藏在内质网中的Ca2+ 随 即释放,进入胞质溶胶。
29. 蛋白激酶C(protein kinase C，PKC) 蛋白激酶C是G蛋白偶联受体系统中的效应物,
在非活性状态下是水溶性的，游离存在于胞质溶胶中，激活后成为膜结合的酶。蛋白激酶C的 激活是脂依赖性的，需要膜脂DAG的存在，同时又是Ca2+依赖性的，需要胞质溶胶中Ca2+浓度 的升高。当DAG在质膜中出现时，胞质溶胶中的蛋白激酶C被结合到质膜上，然后在Ca2+的作用 下被激活。
同蛋白激酶A一样,蛋白激酶C属于多功能丝氨酸和苏氨酸激酶。
蛋白激酶C能激活细胞质中的靶酶参与生化反应的调控, 同时也能作用于细胞核中的转录因子, 参与基因表达的调控,
不过所调控的基因多与细胞的生长和分化相关。 30. 钙调蛋白(calmodulin)
钙调蛋白是真核生物细胞中的胞质溶胶蛋白，由148个氨基酸组成单条多肽,相对分子质量为
16.7kDa。钙调蛋白的外形似哑铃,有两个球形的末端,中间被一个长而富有弹性的螺旋结构相连,每 个末端有两个Ca2+
结构域,每个结构域可以结合一个Ca2+ , 这样,一个钙调蛋白可以结合4个Ca2+ ,钙调蛋白与Ca2+ 结合后的构型相当稳定。在非刺激的细胞中钙调蛋白与Ca2+ 结合的亲和力很低；然而,如果由 于刺激使细胞中Ca2+ 浓度升高时, Ca2+
同钙调蛋白结合形成钙-钙调蛋白复合物(calcium-calmodulin
complex),就会引起钙调蛋白构型的变化,增强了钙调蛋白与许多效应物结合的亲和力。 31. 受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase, RTKs) RTKs是最大的一类酶联受体, 它既是受体,又是酶,
能够同配体结合,并将靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化。所有的RTKs都是由三个部分组成的:含有配 体结合位点的细胞外结构域、单次跨膜的疏水α螺旋区、含有酪氨酸蛋白激酶(RTK)活性的细胞 内结构域。
已发现50多种不同的RTKs,主要的几种类型包括: ①表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF) 受体;
②血小板生长因子(platelet-derived growth factor, PDGF) 受体和巨噬细胞集落刺激生长因子 (macrophage
colony stimulating factor, M-CSF);
③胰岛素和胰岛素样生长因子-1 (insulin and insulin-like growth factor-1, IGF-1) 受体; ④神经生长因子(nerve growth factor, NGF) 受体;
⑤成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor, FGF) 受体;
⑥血管内皮生长因子(vascularendothelial growth factor, VEGF)受体和肝细胞生长因子 (hepatocyte growth factor, HGF) 受体等。
受体酪氨酸激酶在没有同信号分子结合时是以单体存在的，并且没有活性;一旦有信号分子与 受体的细胞外结构域结合，两个单体受体分子在膜上形成二聚体，两个受体的细胞内结构域的尾 部相互接触，激活它们的蛋白激酶的功能，结果使尾部的酪氨酸残基磷酸化。磷酸化导致受体细 胞内结构域的尾部装配成一个信号复合物(signaling
complex)。刚刚磷酸化的酪氨酸部位立即成为细胞内信号蛋白(signaling
protein)的结合位点，可能有10～20种不同的细胞内信号蛋白同受体尾部磷酸化部位结合后被 激活。信号复合物通过几种不同的信号转导途径,扩大信息，激活细胞内一系列的生化反应；或者 将不同的信息综合起来引起细胞的综合性应答（如细胞增殖）。 32. 胰岛素受体(insulin receptor)
胰岛素受体是一个四聚体，由两个α亚基和两个β亚基通过二硫键连接。两个α亚基位于细胞 质膜的外侧，其上有胰岛素的结合位点；两个β亚基是跨膜蛋白，起信号转导作用。无胰岛素结 合时，受体的酪氨酸蛋白激酶没有活性。当胰岛素与受体的α亚基结合并改变了β亚基的构型 后，酪氨酸蛋白激酶才被激活，激活后可催化两个反应∶①使四聚体复合物中β亚基特异位点的 酪氨酸残基磷酸化,这种过程称为自我磷酸化(autophosphorylation)；②将胰岛素受体底物(insulin receptor substrate，IRSs)上具有重要作用的十几个酪氨酸残基磷酸化，磷酸化的IRSs能够结合并 激活下游效应物。
33. 胰岛素受体底物(insulin receptor substrate，IRSs)
能够被激活的胰岛素受体酪氨酸激酶作用的底物, 其上具有十几个酪氨酸残基可被磷酸化，磷 酸化的IRSs能够结合并激活下游效应物。
IRSs在被胰岛素受体磷酸化以后，如同一块“磁铁”与那些具有SH2结构域的蛋白结合，根据 所结合蛋白的具体结构产生不同的效应，如激活SH2蛋白的酶活性、改变蛋白质构型并同另外的 蛋白结合或者引起蛋白质从细胞的一个部位转移到另一个部位。
已知有三种胰岛素受体酪氨酸激酶作用的底物(IRSs)。第一种是胰岛素受体底物1(IRS1),是一种 蛋白质,其上有多个(至少8个)可被受体激酶磷酸化的位点,磷酸化后可同多种效应物结合,包括:PI(3) K、Syp(一种磷酸酪氨酸磷酸酶)、Nck(一种连接蛋白)、GRB2(growth factor receptor-bound protein
2,一种通过SH2同磷酸化的酪氨酸结合的连接蛋白)。第二种是Shc(是通过cDNA克隆筛选到的 编码SH结构域的基因的蛋白产物),也是一种连接蛋白。Shc的酪氨酸被磷酸化后能够同GRB2结合, 然后激活Ras,触发细胞的增殖。第三种底物是IRS2。IRS2的酪氨酸被磷酸化后能够同磷脂酰肌醇- 3-激酶结合，将该酶激活,并影响磷脂的代谢。 34. SH结构域(SH domain)
SH结构域是“Src同源结构域”(Src homology domain)的缩写(Src是一种癌基因,最初在Rous sarcoma virus
中发现)。这种结构域是能够与受体酪氨酸激酶磷酸化残基紧紧结合,形成多蛋白的复合物进行 信号转导。
SH2大约由100个氨基酸组成。SH2结构域能够与生长因子受体(如PDGF和EGF)自我磷酸化的位 点结合。
含有SH2结构域的蛋白也常常含有SH3结构域。SH3结构域最初也是在Src中鉴定到的由50个氨 基酸组成的组件,后来在其他一些蛋白质中也发现了SH3结构域。SH3能够识别富含脯氨酸和疏水 残基的特异序列的蛋白质并与之结合,从而介导蛋白与蛋白相互作用。 35. 表皮生长因子(epidermal growth factor, EGF) 表皮生长因子是一种小肽,由53个氨基酸残基组成,
是类EGF大家族的一个成员。EGF同应答细胞表面的特异受体结合,一旦结合,便促进受体二聚 化并使细胞质位点磷酸化。被激活的受体至少可与5种具有不同信号序列的蛋白结合,进行信号转 导。EGF能够广泛促进细胞的增殖。 36. EGF受体(EGF receptor)
EGF受体是一种糖蛋白, 广泛分布于哺乳动物的上皮细胞、人的成纤维细胞、胶质细胞、角质 细胞等。EGF 受体是一条含有1186个氨基酸残基的多肽链,
相对分子质量为170kDa,由三个部分组成:①很大的细胞外结构域：约621个氨基酸残基，富含半 胱氨酸(51个),
并形成多对二硫键，其上结合有糖基,是EGF结合的位点。②跨膜区∶由23个氨基酸残基组成; ③细胞质结构域,由542个氨基酸残基组成,含有无活性的酪氨酸激酶和几个酪氨酸磷酸化的位点。 37. Ras蛋白(Ras protein)
Ras是大鼠肉瘤(rat sarcoma,Ras)的英文缩写。Ras蛋白是原癌基因 c—ras的表达产物，相对分子 质量为21kDa，属单体 GTP结合蛋白，具有弱的
GTP酶活性。Ras蛋白的活性状态对细胞的生长、分化、细胞骨架、蛋白质运输和分泌等都具 有影响，其活性则是通过与GTP或GDP的结合进行调节。
Ras的活性受两个蛋白的控制,一个是鸟苷交换因子(guanine nucleotide exchange factor,
GEF),它的作用是促使GDP从Ras蛋白上释放出来,取而代之的是GTP,从而将Ras激活,GEF的活性 受生长因子及其受体的影响。另一个控制Ras蛋白活性的是GTP酶激活蛋白(GTPase
activating protein, GAP),存在于正常细胞中,主要作用是激活Ras蛋白的GTP酶，将结合在Ras蛋白 上的
GTP水解成GDP，成为失活型的 Ras蛋白—GDP。所以在正常情况下，Ras蛋白基本上都与 GDP结合在一起，定位在细胞质膜内表面上。 38. Grb2蛋白(growth factor receptor-bound protein 2)