G蛋白偶联受体介导的信号通路

由G蛋白偶联受体介导的信号通路（图14-1）按其效应器蛋白的不同可分为三类：激活或抑制腺苷酸环化酶，以cAMP为第二信使的G蛋白偶联受体，如肾上腺素介导的信号转导通路；激活磷脂酶C，以IP3和DAG作为双信使的G蛋白偶联受体所介导的信号通路，参与细胞分泌、增殖等多种生理功能；激活离子通道的G蛋白偶联受体所介导的信号通路，如心肌细胞上乙酰胆碱与M受体结合可激活G蛋白、开启K+通道。

图14-1　G蛋白偶联受体介导的信号通路示意图(https://www.daowen.com)

当受体-配体结合被激活时，通过偶联G蛋白的分子开关效应调控跨膜离子通道的开启和关闭，进而调控靶细胞的活性。例如，心肌细胞的M乙酰胆碱受体和杆状细胞的光敏受体都属于这类调节离子通道的G蛋白偶联受体。

心肌细胞的M乙酰胆碱受体激活G蛋白，开启K+通道。M乙酰胆碱受体在心肌细胞膜上与Gi蛋白偶联，乙酰胆碱配体与受体结合使受体活化导致Giα亚基结合的GDP被GTP取代，引发三聚体Gi蛋白解离，使Gβγ亚基得以释放，进而使心肌细胞膜上相关的效应器K+通道开启，随即引发细胞内K+外流，细胞膜发生超级化，进而减缓心肌细胞的收缩频率。以上结果已被体外实验所证实，许多神经递质的受体是G蛋白偶联受体，效应器蛋白是Na+或K+通道。神经递质与受体结合引发G蛋白偶联的离子通道开放或关闭，进而导致膜电位的改变。

Gt蛋白偶联的光敏感受体的活化诱发cGMP门控阳离子通道的关闭。例如，人类视网膜有两类光受体负责视觉刺激的初级感受，其中视锥细胞光受体与色彩感受相关，视杆细胞光受体接受弱光刺激。视紫红质是视杆细胞Gt蛋白偶联的光受体，定位在视杆细胞外段上千个扁平膜盘上，三聚体G蛋白与视紫红质偶联，通常称之为传导素。人类视杆细胞大约含有4×107个视紫红质分子，组成7次跨膜的视蛋白，与光吸收色素共价连接。在暗适应状态下的视杆细胞中，高水平的第二信使cGMP保持cGMP门控非选择阳离子通道的开放。光的吸收产生激活的视蛋白O*，活化的视蛋白O*与无活性的GDP-Gt三聚体蛋白结合并引发GDP被GTP置换，Gt三聚体蛋白解离，形成游离的Gtα，Gtα通过与cGMP磷酸二酯酶抑制性γ亚基结合，导致PDE活化，同时引起γ亚基与催化性α和β亚基解离，由于抑制的解除，催化性α和β亚基使cGMP转换成GMP，由于胞质中cGMP水平降低，导致cGMP从质膜cGMP门控阳离子通道上解离下来，使阳离子通道关闭，然后膜瞬间超级化。