受体与信号转导I

1神经生物学系孙宁[e-mail]突触结构神经网学说:Golgi神经元学说:Cajal2突触传递3电传递化学传递突触（synapse）是实现神经元之间或神经元与效应细胞间信息传递的机能性接触部位，是特化的结构和区域。在神经信息的处理中处于关键地位。41.特化的结构2.信息的传递1.以构成突触连结的神经元成分为根据：轴－树突触；轴－体突触；轴－轴突触树－树突触；树－体突触52.以突触的超微结构为根据：GrayI型：非对称性突触（asymmetricalsynapse)GrayII型：对称性突触（symmetricalsynapse)6非对称性突触对称性突触3.以机能特性为根据：兴奋性突触（excitatorysynapse）抑制性突触（inhibitorysynapse）4.以突触信息的传递方式为根据:电突触（electricalsynapse）化学突触（chemicalsynapse）混合性突触（mixedsynapse）78电镜下，电突触是缝隙连接样的桥状结构。电突触间隙处两侧神经元膜间的距离，由通常的20nm变成3.5nm。这种结构又称为缝隙连接(gapjunction)。电突触的间隙中还有多条排列整齐的、长约15nm的缝隙连接通道(gapjunctionchannel)将两侧突触膜连接起来。910缝隙连接通道是由分别位于两侧膜中的圆柱状半通道(hemichannel，又称connexon)准确对接而成。通道中的微孔道将两侧神经元胞浆连通起来，其两侧开口的直径约2nm。中心部稍窄，为1.5nm。可以通过分子量在1.2kD以下的小分子物质。11电突触处离子通透性好，电阻低，传递一般是双向性的，传递的潜伏期短，几乎不存在延迟。突触前电位直接电紧张扩布至突触后，产生兴奋性突触后电位（EPSP），EPSP发展到一定程度诱发产生动作电位，从而导致神经元间的同步活动。12胞内PH和钙离子浓度神经递质与通道蛋白磷酸化13化学突触的一般结构：突触前成分：突触前膜突触囊泡线粒体、神经微管和神经丝突触后成分：突触后膜突触间隙14厚约5-7nm，是突触前末梢细胞膜的特化部分突触前致密物质：突触前囊泡网格突触孔突触活性区(synapticactivezone)15小清亮突触囊泡圆形（S型）扁平（F型）多形性颗粒囊泡小颗粒囊泡大致密核心16神经递质AChGlutamateGABACAPeptides囊泡形态清亮球型30-60nm清亮扁平小致密核心40-60nm大致密核心中致密核心80-100nm17突触后膜致密区(postsynapticdensity,PSD)：厚约5-60nm，盘状，由细丝和颗粒组成；主要由肌动蛋白丝形成的网状结构，内容纳大约70多种蛋白质；细丝可伸至突触后胞浆内，最长可达150nm，称为突触下网(subsynapticweb)，大脑皮层的突触下网最为明显；下方有球型小体，往往排列成行，与细丝相连，称为突触下致密小体(subsynapticdensebody)。18宽约20-30nm；间隙中充有物质：粘多糖、糖蛋白、唾液酸等。19电突触与化学突触比较Howaresignalstransmittedfromoneneurontoanother?21222.引起Ca2+通道开放，细胞外Ca2+流入突触前成分内3.Ca2+与钙调蛋白(CaM)结合4.激活依赖于Ca2+/CaM的蛋白激酶5.突触囊泡壁上的突触蛋白磷酸化，解除了肌动蛋白、脑血影蛋白丝等细胞骨架的限制，突触囊泡导入突触前膜活性区并与之融合1.当动作电位到达突触前部时，发生去极化6.形成胞吐23化学突触传递的过程8.部分递质被位于突触间隙的酶降解，部分被再摄取，胞吐后的突触囊泡膜进行再循环9.释放的递质在突触间隙扩散，作用于突触后膜上的受体并与其结合10.一类受体本身形成离子通道，被特定的配体激活后，直接开启其离子通道11.一类受体与G蛋白偶联，激活胞浆内第二信使7.释放递质于突触间隙内12.引起相应的细胞内效应241905年，Langley提出“receptivesubstance”概念25“receptivesubstance”26配体-受体量效关系分析；受体分子克隆、测序；受体三维结构以及受体后信息传递机制。27受体是指首先与内源性配体或药物特异结合并产生效应的细胞蛋白质。定位：细胞膜或细胞内性质：蛋白质单体、同多聚体或异多聚体，有配体结合域和转导信号的功能域作用：特异识别并结合信息分子；将信息分子携带的信号转变成细胞的反应，引起生物学效应28按质量作用定律(E代表效应）反应达到平衡时（KD是解离常数）29高亲和性：通常用配体-受体复合物的平衡解离常数KD表示亲和力的大小，KD值越小，亲和力越大。30可逆性：在一定的浓度范围内，配体受体复合物形成的多少与受体和配体的浓度呈正比；已结合的的配体能被高亲和力或高浓度的同类配体竞争性的置换出来；极少数天然配体或某些药物与受体呈不可逆的共价结合。31可饱和性：可被占领的有效受体全部被占领；配体-受体的结合与解离速率达到平衡。32高选择性：受体的立体专一性；受体蛋白特异的氨基酸序列以及复杂的空间结构是立体专一性的分子基础。33特定的组织定位：受体在组织、细胞和亚细胞中的分布和定位与其生物学效应呈规律性的相关。34乙酰胆碱受体35按受体跨膜信息传递机制分类：配体门控离子通道(离子通道受体）G蛋白偶联受体内在酶活性受体36受体被激动时，离子通道开放，离子流动引起细胞膜去极化或超极化，从而引起细胞兴奋或抑制。37存在于可兴奋细胞膜上，多由一条肽链反复4次穿透细胞膜形成1个亚单位，并由4-5个亚单位组成穿透细胞膜的离子通道。3839包括：谷氨酸受体-—NMDA、KA、AMPA受体特点1：M2区段形成“poreloop”特点2：C末端有与胞内活性蛋白质结合的位点40包括：“Cysloop”受体—N-AChR、GABAA、5-HT3、甘氨酸受体特点1：五个亚单位组成的复合体特点2：每个亚基有4个疏水跨膜区（M1-M4）特点3：N末端有2个半胱氨酸残基经二硫键链接形成的半胱氨酸环；N、C末端均位于膜外包括：ATP/ADP控制的P2X受体特点1：阳离子非选择性通道特点2：亚单位仅有2个跨膜区41424344N-AchR是阳离子选择性受体4546数十种神经递质受体需要G蛋白介导其生物效应肾上腺素受体多巴胺受体5-羟色胺受体(5-HT3R为离子通道受体)M-乙酰胆碱受体阿片类受体47当受体与配体结合后，被激活的受体促使偶联蛋白释放其活性因子，以调节效应器的活性。这种偶联蛋白都属于结构和功能极为类似的一个家族。由于它们都能结合并水解GTP，而且其功能也受GTP-GDP转换的调节，所以通常称之为G蛋白。这种与G蛋白偶联，通过G蛋白发挥作用的受体称作为G蛋白偶联受体。48以单一肽链形成7个α-螺旋来回穿透细胞膜,形成7个跨膜片段。N端在细胞外，C端在细胞内。这两段肽链的氨基酸组成在各种不同的受体差异很大。其同源性在不同受体间为20-30%；在受体亚型间为50-80%。49A类：视紫红质类B类：分泌素受体类C类：代谢型谷氨酸受体类5051G蛋白偶联受体的胞内第2、3亲水环上都有一些高度保守的氨基酸残基；以第3亲水环为中心的结构域，包含第2亲水环、跨膜区TM3、TM5、TM6中少数嵌入膜表面的残基，负责识别G蛋白。525354受体本身是一种具有跨膜结构的酶蛋白，其胞外域与配体结合而被激活，通过胞内侧激酶反应将胞外信号转导至胞内。55共同特点：受体单独可以完成跨膜信号传递；胞内信号传递不产生经典意义上的第二信使；受体胞内域具有磷酸化等酶活性，引起以级联磷酸化反应为主的信号转导，最终调节基因表达和细胞反应。561.酪氨酸激酶受体：生长因子2.丝/苏氨酸激酶受体：转化生长因子β（TGFβ）3.鸟苷酸环化酶受体：肽类受体（目前发现有尿钠肽、心钠肽）4.酪氨酸蛋白磷酸酶受体：CD455758胞外配体结合区：跨膜结构区：胞内结构区：与跨膜区相连的区域——有被PKA和其它蛋白激酶作用的位点，是受体活性和功能的负调节区域酪氨酸激酶活性位点所在的催化区——ATP结合位置、底物结合区域，催化各种底物蛋白磷酸化，从而将细胞外的信息传导到细胞内C末端尾部——通过不同的折叠方式影响酪氨酸激酶的活性；具有能够自身磷酸化的氨基酸残基59受体二聚化受体在膜上以无活性的单体形式存在受体与配体结合引起构象变化，使受体在膜上迁移、聚合，形成二聚化的配体受体复合物，受体被激活呈聚合状态的受体对配体具有很高的亲合力60受体分子自身的酪氨酸磷酸化自身磷酸化发生的部位：C末端尾部等催化结构域之外的部位自身磷酸化的结果，使原本处于折叠状态的C末端伸展受体具备对底物磷酸化的能力61酶：磷脂酶C（PLC）、肌醇磷脂3激酶（PI3K）、蛋白磷酸酶（SH-PTP）、非受体酪氨酸激酶Src和GTP酶激活蛋白（GAP）等；接合蛋白：没有催化结构域，而普遍含有Src同源结构区（SH2、SH3）Grb2——Ras-Raf-MAPK结构蛋白：62636465