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  • 酶耦联型受体

    酶偶联型受体(enzyme linked receptor)分为两类,其一是本身具有激酶活性;其二是本身没有酶活性,但可以连接非受体酪氨酸激酶,这类受体的共同点是:①通常为单次跨膜蛋白[6];②接受配体后发生二聚化而激活,起动其下游信号转导

    编辑摘要

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    概述/酶耦联型受体 编辑

    各类受体酪氨酸激酶各类受体酪氨酸激酶

     酶偶联型受体(enzyme linked receptor)分为两类,其一是本身具有激酶活性,如肽类生长因子(EGF,PDGF,CSF等)受体;其二是本身没有酶活性,但可以连接非受体酪氨酸激酶,如细胞因子受体超家族。这类受体的共同点是:①通常为单次跨膜蛋白[6];②接受配体后发生二聚化而激活,起动其下游信号转导。

    已知六类:①受体酪氨酸激酶、②酪氨酸激酶连接的受体、③受体酪氨酸磷脂酶、④受体丝氨酸/苏氨酸激酶⑤受体鸟苷酸环化酶、⑥组氨酸激酶连接的受体(与细菌的趋化性有关)。

    受体酪氨酸激酶 /酶耦联型受体 编辑

    1、酪氨酸激酶

    受体酪氨酸激酶的二聚化和自磷酸化受体酪氨酸激酶的二聚化和自磷酸化

    酪氨酸激酶可分为三类:①受体酪氨酸激酶,为单次跨膜蛋白,在脊椎动物中已发现50余种;②胞质酪氨酸激酶,如Src家族、Tec家族、ZAP70、家族、JAK家族等;③核内酪氨酸激酶如Abl和Wee。

    受体酪氨酸激酶(receptor protein tyrosine kinases,RPTKs)的胞外区是结合配体结构域,配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素,包括胰岛素和多种生长因子。胞内段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位,并具有自磷酸化位点。

    配体(如EGF)在胞外与受体结合并引起构象变化,导致受体二聚化(dimerization)形成同源或异源二聚体,在二聚体内彼此相互磷酸化胞内段酪氨酸残基,激活受体本身的酪氨酸蛋白激酶活性。这类受体主要有EGF、PDGF、FGF等。 

    2、信号分子间的识别结构域

    信号转导分子中存在着一些大约由50~100个氨基酸构成的结构域,它们在不同的信号转导分子中具有很高的同源性。这些结构域的作用是在细胞中介导信号介导分子的相互识别和连接,共同形成不同的信号转导途径(Signal transduction pathway),如电脑的接口一样把不同的设备连接起来,形成信号转导网络(Signal transduction network)。与细胞信号分子识别有关的结构域主要有:

    SH2结构域(Src Homology 2 结构域):约100个氨基酸组成,介导信号分子与含磷酸酪氨酸的蛋白分子结合。

    SH3结构域(Src Homology 3 结构域):约50~100个氨基酸组成,介导信号分子与富含脯氨酸的蛋白分子结合。

    PH结构域(Pleckstrin Homology 结构域):约100~120个氨基酸组成,可以与膜上磷脂类分子PIP2、PIP3、IP3等结合,使含PH结构域蛋白由细胞质中转位到细胞膜上。

    3、RAS信号途径

    RAS信号途径RAS信号途径

     受体酪氨酸激酶(RPTK)结合信号分子,形成二聚体,并发生自磷酸化而活化,活化的RPTK激活RAS,由活化的RAS引起蛋白激酶的磷酸化级联反应。

    Ras蛋白要释放GDP,结合GTP的才能激活,GDP的释放需要鸟苷酸交换因子(GEF,如Sos)参与;Sos有SH3结构域,但没有SH2结构域,因此不能直接和受体结合,需要接头蛋白(如Grb2)的连接,接头蛋白通过SH2与受体的磷酸酪氨酸残基结合,再通过SH3与Sos结合,Sos与膜上的Ras接触,从而活化Ras。

    Ras本身的GTP酶活性不强,需要GTP酶活化蛋白(GAP)的参与,使Ras结合的GTP水解而失活,GAP具有SH2结构域可直接与活化的受体结合。

    Ras蛋白与Raf的N端结构域结合并使其激活,Raf是丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶(又称mapkkK)

    活化的Raf结合并磷酸化另一种蛋白激酶MAPKK,使其活化。

    MAPKK又使MAPK的苏氨酸和酪氨酸残基使之激活。

    MAPK为有丝分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK),属丝氨酸/苏氨酸残激酶。活化的MAPK进入细胞核,可使许多转录因子活化,如将Elk-1激活,促进c-fos,c-jun的表达。

    RPTK-Ras信号通路可概括如下:

    配体→RPTK→adaptor→GEF→Ras→Raf(MAPKKK)→MAPKK

    →MAPK→进入细胞核→转录因子→基因表达。 

    4.胰岛素受体介导的信号转导

    蛋白激酶B的活化蛋白激酶B的活化

     胰岛素受体也属于受体酪氨酸激酶,是由α和β两种组成四聚体型受体,其中β亚基具有激酶活性,可将胰岛素受体底物(insulin receptor substrates, IRSs)磷酸化(图8-28),IRS作为多种蛋白的停泊点,可以结合或激活具有SH2结构域的蛋白。如磷脂酰肌醇3-激酶(phosphotidylinositol 3-kinase, PI3K)。

    PI3K催化PI形成PI(3,4)P2和PI(3,4,5)P3,这两种磷酸肌醇可作为胞内信号蛋白(含PH结构域)的停泊位点,激活这些蛋白。其信号通路主要有:

    ①通过激活BTK(Bruton's tyrosine kinase),再激活磷脂酶Cγ(PLCγ),引起磷脂酰肌醇途径

    ②激活磷脂酰肌醇依赖性激酶PKD1(phosphoinositol dependent kinase),PKD1激活转位到膜上的蛋白激酶B(PKB,一种丝氨酸/苏氨酸激酶,如Akt)。激活的PKB返回细胞质,将细胞调亡相关的BAD蛋白磷酸化,抑制BAD的活性,从而使细胞存活。

    受体丝氨酸、苏氨酸激酶/酶耦联型受体 编辑

     受体丝氨酸/苏氨酸激酶(receptor serine/threonine kinases)是单次跨膜蛋白受体,在胞内区具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶活性,该受体以异二聚体行使功能。主要配体是转化生长因子-βs。(transforming growth factor-βs,TGF-βs。)家族成员,包括TGF-β1~TGF-β5,这些成员具有类似结构与功能,对细胞具有多方面的效应。依细胞类型不同,可能抑制细胞增殖、刺激胞外基质合成、刺激骨骼的形成、通过趋化性吸引细胞和作为胚胎发育过程中 的诱导信号等。

    受体酪氨酸磷酯酶/酶耦联型受体 编辑

     受体酪氨酸磷酯酶(receptor tyrosine phosphatases)为单次跨膜蛋白受体,受体胞内区具有蛋白酪氨酸磷酯酶的活性,胞外配体与受体结合激发该酶活性,使特异的胞内信号蛋白的磷酸酪氨酸残基去磷酸化,其作用是控制磷酸酪氨酸残基的寿命,使静止细胞具有较低的磷酸酪氨酸残基的水平。它的作用不是简单的与RPTK相反,可能与酪氨酸激酶一起协同工作,如参与细胞周期调控。白细胞表面的CD45属这类受体,对具体配体的尚不了解。

    和酪氨酸激酶一样存在胞质酪氨酸磷酯酶。胞质酪氨酸磷酯酶胞内段具有两个SH结构域,称作SHP1和SHP2,通过SHP1可以与细胞因子受体连接,使Jak去磷酸化,SHP1结构域缺陷的老鼠,各类血细胞异常。说明胞质酪氨酸磷酯酶与血细胞分化有关。

    受体鸟苷酸环化酶/酶耦联型受体 编辑

     受体鸟苷酸环化酶(receptor guanylate cyclase)是单次跨膜蛋白受体,胞外段是配体结合部位,胞内段为鸟苷酸环化酶催化结构域。受体的配体心房排钠肽(atrial natriuretic peptides,ANPS)和脑排钠肽(brain natriuretic peptides,BNPs)。当血压升高时,心房肌细胞分泌ANPs,促进肾细胞排水、排钠,同时导致血管平滑肌细胞松弛,结果使血压下降。介导ANP反应的受体分布在肾和血管平滑肌细胞表面。ANPs与受体结合直接激活胞内段鸟苷酸环化酶的活性,使GTP转化为cGMP,cGMP作为第二信使结合并激活依赖cGMP的蛋白激酶G(PKG),导致靶蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化而活化。

    除了与质膜结合的鸟苷酸环化酶外,在细胞质基质中还存在可溶性的鸟苷酸环化酶,它们是NO作用的靶酶,催化产生cGMP。

    细胞因子受体超家族/酶耦联型受体 编辑

    JAK-STAT信号途径JAK-STAT信号途径

     属于酪氨酸激酶连接的受体(tyrosine kinase associated receptor)。细胞因子(cytokine),如:白介素(IL)、干扰素(IFN)、集落刺激因子(CSF)、生长激素(GH)等,在造血细胞和免疫细胞通讯上起作用,这类细胞因子的受体为单次跨膜蛋白,本身不具有酶活性,但与配体结合后发生二聚化而激活,罗织或连接胞内酪氨酸蛋白激酶(如,JAK),其信号途径为JAK-STAT或RAS途径。

    JAK(just another kinase或janus kinase)是一类非受体酪氨酸激酶家族,已发现四个成员,即JAK1 、JAK2 、JAK3 和TYK1,其结构不含SH2 、SH3,C段具有两个相连的激酶区。

    JAK的底物为STAT,即信号转导子和转录激活子(signal transducer and activator of transcription,STAT),具有SH2和SH3两类结构域。STAT被JAK磷酸化后发生二聚化,然后穿过核膜进入核内调节相关基因的表达,这条信号通路称为JAK-STAT途径(图8-30),可概括如下:

    1、  配体与受体结合导致受体二聚化;

    2、  二聚化受体激活JAK;

    3、  JAK将STAT磷酸化;

    4、  STAT形成二聚体,暴露出入核信号;

    5、  STAT进入核内,调节基因表达。

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