【7.2.2】蛋白质激酶C系统(The PKC System)

以下丘脑分泌的促性腺激素释放激素(gonandotropin-releasing hormone,GnRH)为例,其受体位于某些脑垂体前叶细胞上,当GnRH与其受体结合以后,受体的构象发生变化,激素与受体的二元复合物激活Gq。

激活的机制类似于Gs的激活,但与Gs不同的是,受 Gq 激活的效应器是一种对磷脂酰肌醇特异性的磷脂酶C(PLC-γ)。这种PLC正常的底物是位于细胞膜内侧的磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2),PIP2由此被水解为甘油二酯(DG)和肌醇-1,4,5-三磷酸(IP3),这两种小分子物质为GnRH的第二信使。其中DG脂溶性较强,并不离开细胞膜,而IP3是一种可溶性的小分子,生成后即被释放到细胞质。内质网膜上有IP3的受体,在IP3与其结合后可促使周围的钙离子通道开放,于是贮存在内质网腔中的钙离子得以释放,细胞质钙离子浓度便迅速升高。钙离子可视为另一种第二信使,它可影响到细胞内多种蛋白质或酶的活性,调节许多重要的生理功能,如肌肉收缩、细胞周期控制和细胞分化。

钙离子作为第二信使的的第一个功能,是与DG和磷脂酰丝氨酸一道激活蛋白激酶C(PKC)。PKC一旦被激活,可催化多种靶蛋白或酶发生磷酸化修饰,被修饰的氨基酸残基也是Ser/Thr,受到修饰的蛋白质或酶的活性将会发生变化。PKC的主要底物包括膜受体、膜转运蛋白、细胞骨架和许多重要代谢途径中的限速酶。其中对细胞骨架的作用与细胞的分泌相关,GnRH促进脑垂体前叶分泌促性腺激素就是这种功能的具体表现。

钙离子传感器蛋白(sensors)是另一类受到钙离子激活的蛋白质,如钙调蛋白(CaM)就是其中最重要的一种。此类蛋白都具有EF手相这种结构模体,其中环能结合钙离子。在较低的钙离子浓度下,各种钙离子传感器蛋白无活性;当钙离子浓度提高到,它们的活性才能表现出来。

主要成分(Major players)

  1. 激素实例:促性腺激素释放激素(Hormone Examples: Gonadtropin- releasing hormone or GnRH)
  2. 内分泌细胞:下丘脑(Endocrine cells: Hypothalamus)
  3. 靶细胞:脑垂体前叶(Target cells: Anterior Pituitary)
  4. 受体:与G蛋白偶联的受体(Receptor: GPCR)
  5. G蛋白:Gq(G Protein: Gq)
  6. 效应器:磷脂酶C-β (Effector: PLC-β)
  7. 第二信使: DG, IP3, Ca2+(Second messenger - DG, IP3, Ca2+)
  8. 蛋白质激酶:蛋白质激酶C和依赖于钙调蛋白的蛋白质激酶(Protein kinase: PKC and Calmodulin-dependent protein kinase or CaMPK)
  9. 功能:促进脑垂体前叶分泌促性腺激素(Functions: promote the secretion of gonadotropins from anterior pituitary)

参考资料

  • 南京大学 杨荣武老师 《结构生物学》课件
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