效应分子及细胞内信使

 

G蛋白活化之后，可作用于腺苷酸环化酶和磷脂酶C等效应分子(Effector)上。有的α亚基(Gs)可以激活腺苷酸环化酶；有的α亚基(αi)可以抑制腺苷酸环化酶。腺苷酸环化酶催化ATP生成环状AMP(cAMP)的反应，因此细胞内的cAMP水平在配体与受体结合后，可受G蛋白α亚单位的作用而升高或降低，从而将细胞外信号转变为细胞内信号。这种细胞内信号可再作用于下游分子。这种细胞内信号的传递方式是G蛋白偶联型受体传递信号的主要方式，这些细胞内信号分子被称为细胞内信使。细胞内信使亦被称为第二信使。已知的细胞内信使包括cAMP、cGMP、甘油二酯(DAG)、IP3、和Ca2＋等等(图21－12、13、14)。G蛋白的α亚基种类、其作用的效应分子及所调节的细胞内信使可参见表21-3。

图21－12　cAMP的生成与水解

图21－13　cGMP的生成

图21－14　DAG和IP3的生成

细胞内信使一般具有以下三个特点：(1)多为小分子，且不位于能量代谢途径的中心；(2)在细胞中的浓度或分布可以迅速地改变；(3)作为变构效应剂可作用于相应的靶分子，已知的靶分子主要为各种蛋白激酶。

表21－3　G蛋白的α亚基及其效应分子�

Ca种类	效应分子	细胞内信使	靶分子
as	腺苷酸环化酶活性急↑	cAMP↑	蛋白激酶A活性↑
ai	腺苷酸环化酶活性↓	cAMP↓	蛋白激酶A活性↓
aq	磷脂酶C活性↑	Ca2+IP↑3DAG	蛋白激酶C活化↑
at	cGMP磷脂二酯酶↑活性	cGMP↓	Na+通道关闭

cAMP是第一个被发现的细胞内信使，催化它生成的腺苷酸环化酶为一重要的Gαi和Gαs的效应分子。cAMP是很多激素的细胞内信使。另一类重要的细胞内信使是在磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C作用下，由PIP2(二磷酸磷脂酰肌醇)水解生成的三磷酸肌醇(IP3)和甘油二酯(DAG)。

需要指出的是，除G蛋白偶联型受体在其信号转导过程中需细胞内信使作为信号的传递者外，细胞内还存在受其它的信号转导方式调控的细胞内信使。九十年代以来，越来越多的以小分子物质作为细胞内信使参与细胞功能调控的过程得以阐明。

G蛋白偶联型受体在G蛋白介导下的信号传递过程可见图21－15和图21-16。

图21－15　G蛋白偶联型受体－G蛋白－腺苷酸环化酶信号转导途径示意图

图21－16　G蛋白偶联型受体－G蛋白－磷脂酶C信号转导途径示意图