名词解释 | G-protein | G蛋白

2020年07月12日，从今天开始整理所读的文献里面的每一个重点名词，争取半年后阅读所有生物学paper无压力。

 

教材定位：《细胞生物学》 - 细胞信号转导 - G蛋白偶联受体介导的信号转导

混淆概念：GFP，GTP，GDP

 

相关诺奖：

1971，发现并阐述cAMP的功能并提出第二信使学说；

1994，发现G蛋白及其在细胞信号转导中的调控作用；

1992，发现蛋白质磷酸化与去磷酸化的调控机制；

1998，NO作为气体信号引起血管平滑肌舒张；

 

鸟嘌呤核苷酸结合蛋白（guanine nucleotide-binding proteins），所以这里的G就是我们ATGC里面的G鸟嘌呤，G是无法单独存在的，所以这里的G是核苷酸形态，G蛋白就是鸟嘌呤核苷酸结合蛋白的简称。

GPCR是细胞表面受体中多样性最丰富的家族，是约25%的处方药的靶点。

 

G-protein的结构

它含有一个鸟苷酸结合结构域，由α、β、γ三个亚基组成。激活状态下的G蛋白可以激活腺苷酸环化酶，产生第二信使C-AMP，从而产生进一步的生物学效应。

其中β和γ以异二聚体形式存在，相当于一体，α与βγ二聚体以共价键结合，分别锚定在质膜上。α亚基具有GTPase活性，是分子开关蛋白。

G蛋白特征：7次跨膜α螺旋，

 

信号传导步骤【参照课本配图，一目了然】：

1. 配体结合受体，诱发构象改变；
2. 活化受体与α亚基结合，诱发构象改变；
3. α亚基与GDP解离，并与GTP结合，活化；
4. α亚基与受体和βγ亚基同时解离；
5. α亚基结合并激活效应蛋白；
6. GTP被α亚基水解成GDP，失活，同时与βγ亚基结合，恢复到静息状态；

感悟：

这么复杂的机制都是一步一步靠实验推理出来的，先辈们真的是用心在做科研；

这里可以看到蛋白质构象的核心作用，一切都是靠蛋白构象的改变来行驶功能的。

 

G蛋白的主要种类，按效应器蛋白分类：

1. 激活离子通道；
2. 激活或抑制腺苷酸环化酶，以cAMP为第二信使（主要）；
3. 激活磷脂酶C，PLC，以IP3和DAG作为双信使；

 

主要是通过cAMP激活蛋白激酶A，PKA，也就是cAMP-PKA信号通路，KEGG里可以查看。

以IP3和DAG作为双信使，DAG-PKC信号通路。

 

一些名词：

GTPase：a large family of hydrolase enzymes that bind to the nucleotide guanosine triphosphate (GTP) and hydrolyze it to guanosine diphosphate (GDP).

cAMP

PKA

 

最新研究：

Revealing the Activity of Trimeric G-proteins in Live Cells with a Versatile Biosensor Design - cell 

文章总结： 

Heterotrimeric G-proteins (Gαβγ) are the main transducers of signals from GPCRs, mediating the action of countless natural stimuli and therapeutic agents. However, there are currently no robust approaches to directly measure the activity of endogenous G-proteins in cells. Here, we describe a suite of optical biosensors that detect endogenous active G-proteins with sub-second resolution in live cells. Using a modular design principle, we developed genetically encoded, unimolecular biosensors for endogenous Gα-GTP and free Gβγ: the two active species of heterotrimeric G-proteins. This design was leveraged to generate biosensors with specificity for different heterotrimeric G-proteins or for other G-proteins, such as Rho GTPases. Versatility was further validated by implementing the biosensors in multiple contexts, from characterizing cancer-associated G-protein mutants to neurotransmitter signaling in primary neurons. Overall, the versatile biosensor design introduced here enables studying the activity of endogenous G-proteins in live cells with high fidelity, temporal resolution, and convenience.

新鲜出炉的Cell主刊，其实属于工程学领域了，主要就是发明了一种能实时监测活体细胞内G蛋白活性的装置。

光学传感器，对不同G蛋白均有效。

 

参考：

Signal Transduction Pathways - 以G蛋白和cAMP为例，讲得比较通俗

G-protein signaling

G Protein-Coupled Receptors | Nervous system physiology | NCLEX-RN | Khan Academy - 高质量降解