G蛋白偶联受体（蓝色）

三聚体G蛋白（红色）

激素（黄色）结合时的晶体结构示意图

试题出现的知识：经常有一信息试题考查G蛋白偶联受体，在前段时间学习的乙酰胆碱受体也有G蛋白偶联受体（M型受体），有必要学习整理这方面的知识。

2012年诺贝尔化学奖授予在G蛋白偶联受体领域作出杰出贡献的科学家，G蛋白偶联受体调控着细胞对激素、神经递质的大部分应答。

想要了解G蛋白偶联受体，则必须从G蛋白说起。

一、G蛋白

G蛋白是一类可以与生物小分子GDP或GTP结合，具有特征性GTP酶活性的蛋白质。在动物体内，最重要的一类是“三聚体G蛋白”——也就是1994年诺贝尔生理学或医学奖的故事。这类G蛋白是生物体内信息传递的重要媒介，可以接收上游信号，并把这些信号传递给下游的诸如腺苷酸环化酶、磷脂酶C等效应器，产生多种第二信使，并通过级联放大最终产生各种生理效应。

 

G蛋白偶联受体是一大类膜蛋白受体的统称。

二、G蛋白偶联受体

1．结构

这类受体的共同点是其立体结构中都有七个跨膜α螺旋，且其肽链的C端和连接第5和第6个跨膜螺旋的胞内环上都有G蛋白（鸟苷酸结合蛋白）的结合位点。

在信号转导的途径上，三聚体G蛋白的上游是一类具有七个跨膜区域的细胞膜受体蛋白，它们就是G蛋白偶联受体。这些蛋白质横跨在细胞的边界——细胞膜之上，一面可以接触外面世界的信号，一面可以与细胞内部的物质发生作用，他们是细胞外信息进入细胞内的桥梁。在很多生物体中，三聚体G蛋白的三个亚基都有多种不同的形式，因而不同的组合数量繁多，相应的，这些生物体内也存在大量不同的G蛋白偶联受体。

G蛋白偶联受体的结构模式图

它们都由约300～400个氨基酸残基组成，有一个由30-50个氨基酸组成的细胞外N-末端，接着在肽链中出现7个α螺旋的跨膜结构，每个疏水跨膜区段由20～25个氨基酸组成，但各区段之间由数目不等的氨基酸组成的环状结构连接，其中1-2，3-4，5-6环在胞内侧，2-3，4-5，6-7环在胞外侧，第7个跨膜螺旋是能够识别、即能结合某种特定外来化学信号的部位。C端氨基酸残基相差很大，位于胞内侧。比较大的5-6胞内侧环与C端都具有亲水性，它们是与G蛋白相互作用的区域。小分子配体是结合在受体跨膜部的疏水区域，多肽配体结合区既与跨膜部分有关也与胞外亲水环有关。

G蛋白偶联受体的结构示意图

2．种类

肾上腺素、多巴胺、5-羟色胺、M胆碱、前列腺素及一些多肽类等的受体都属于这类受体。

根据G蛋白的功能，大致分为6类：

Gs（兴奋性G蛋白）

Gi（抑制性G蛋白）

Gt（在视杆、视锥细胞上，激活cGMP依赖的磷酸二酯酶）

Gp（激活磷脂酶C）

Gk（刺激K +通道开放）

GCa（介导内质网Ca 2+释放）。 

2．生理作用

受体与G蛋白偶联→通过第二信使cAMP、磷酸肌醇、二酰基甘油及Ca²⁺→产生效应。

（1）调节腺苷酸环化酶（AC）活性，通过cAMP实现信号转导。

（2）介导肌醇磷脂的降解，生成l，4，5-三磷酸肌醇（IP 3）和二酰基甘油（DG），IP3和DG是重要的第二信使，介导多种受体的信号转导。

（3）调节离子通道，影响Ca²⁺和K⁺等离子的跨膜流动。

G蛋白偶联受体生理作用机理示意图 

虽然这些微小的蛋白质看不见摸不着，但是它们与我们的日常生活息息相关，如果没有G蛋白偶联受体，人类根本无法生存下去。

如果没有视紫质，我们将看不见光线；如果没有嗅觉受体，我们将闻不见气味；如果没有β-肾上腺素受体，我们将无法调节血糖；如果没有毒蕈碱受体，乙酰胆碱将无法将心跳速度限定在合理范围内；如果没有5-羟色胺受体，我们甚至无法感受幸福等等。

三、研究G蛋白偶联受体有什么意义

世界上多个实验室在攻克GPCR结构及作用机制，原因何在?

很多药物的作用都是针对某个靶点，而在这些靶点中GPCR约占30%。因此，解析GPCR的结构不但对了解其作用机制非常关键，而且有利于设计更为有效的药物。毫不夸张，一个GPCR结构的解析对制药业来说就像是又重新注入一股新的活力。然而，目前已经解析的GPCR也只有视紫红质和肾上腺能受体两种，此外还有400多种GPCR结构没有被解析。

很多人类疾病与G蛋白偶联受体相关，因此它是制药行业重点研究的对象。据统计，在所有现代药物中，有40%以上是以G蛋白偶联受体作为靶点的。其中著名的药物包括奥氮平、氯雷他定、雷尼替丁、替加色罗等等。