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G蛋白偶联受体GPCR——信号调控和分类结构

发布日期：2024-11-21

编辑：市场部

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GPCR信号传导始于受体与配体的结合，这会导致GPCR胞内结构域的变化。一般来说，两种效应器可以与GPCR结合：（a）与 β 和 γ 亚基复合形成G蛋白三聚体的Gα亚基，以及（b）可以指导自身信号传导的β-抑制蛋白。GPCR信号不仅来自细胞表面，还来自其他细胞内隔室（例如内体、高尔基体和内质网等）。涉及激酶和转录因子调节的信号级联协调后续的细胞反应。

一般认为GPCR信号通过GTP水解和Gα-Gβγ解离而终止。G蛋白偶联受体激酶（GRKs）磷酸化GPCR的C末端尾部，促进β-抑制蛋白的结合，β-抑制蛋白可以触发自身的信号传导，并有助于GPCR脱敏和内化。GRKs家族由七种激酶（GRK1-7）组成，分为三个亚家族：（1）GRK1亚家族由视紫红质激酶（GRK1）和GRK7组成，（2）GRK2亚家族由β-肾上腺素能受体激酶-1和-2（GRK2和GRK3）组成，（3）GRK4亚家族由GRK4-6组成。GRK2、GRK3、GRK5和GRK6是GPCR的关键调节因子。除了GRKs和抑制蛋白，GPCR功能和信号转导还受到GPCR相互作用蛋白（GIPs）的影响，如受体活性修饰蛋白（RAMPS）、G蛋白信号传导调节蛋白（RGS）、GPCR相关分选蛋白（GASP）、Homer蛋白和PDZ支架蛋白。

GRKs和 β-抑制蛋白在组织中的mRNA表达

蛋白名称	高表达组织
GRK2	骨髓、脾、淋巴、扁桃体和胸腺
GRK3	脂肪组织、脾脏、大脑皮层、扁桃体和海马
GRK5	心肌、淋巴结、甲状旁腺、胎盘和胆囊
GRK6	骨髓、淋巴结、脾脏、胸腺和粒细胞
β-arrestin1	单核细胞、大脑皮层、胰腺、杏仁核和脾脏
β-arrestin2	骨髓、脾脏、粒细胞、肝脏和单核细胞

GPCR分类和结构

GPCR具有共同的结构特征，由细胞内外环连接的七个跨膜（7TM）结构域、一个细胞外N末端和一个细胞内C末端。这些环以及细胞内和细胞外结构域都受到翻译后修饰。根据序列和结构的相似性，GPCR可以被划分为5类，分别为类视紫红质受体（A类）、分泌素受体（B1类）、黏附受体（B2类）、谷氨酸受体（C类）、卷曲受体（F类）。

A类（类视紫红质）GPCR占人类GPCR的85%以上。该类在结构上以一个额外的棕榈酰化第8个 α 螺旋为特征。

Adapted from Qu et al., 2020

B1类（分泌素）GPCR的特征是其大的细胞外结构域（ECD），能够结合大的肽配体，如激素或神经肽。

Adapted from Qu et al., 2020

B2类（黏附）GPCR具有较大的ECD。信号来自GPCR蛋白水解位点（GPS）基序处GPCR自身蛋白水解诱导（GAIN）结构域的预消化。机械力释放Stachel肽，然后作为系留激动剂引起7TM激活。N端基序反映了它们在细胞粘附和迁移中的独特作用。

Adapted from Qu et al., 2020

C类（谷氨酸）GPCR对于大型ECD是独特的，其中包括金星捕蝇器（VFT）结构域和富含半胱氨酸的结构域（CRD），以及它们的强制性同二聚或异二聚。

Adapted from Qu et al., 2020

F类（卷曲）GPCR在ECD中具有富含半胱氨酸的结构域（CRD）和接头结构域（LD）。这类成员通过激活下游Wnt或Hh信号转导通路在发育和再生中发挥作用

Adapted from Qu et al., 2020

部分抗体如下：

分类	产品名称	货号	应用
A类	Rhodopsin antibody [HL2668]	GTX639332	WB, IHC-P, IHC-Wm
A类	CCR4 antibody [HL2492]	GTX638850	WB, ICC/IF
B1类	GLP1R antibody [HL2297]	GTX638352	IHC-P
B2类	CD97 antibody [HL1925]	GTX637674	WB, IHC-P, IP
C类	Calcium Sensing Receptor antibody [HL2357]	GTX638563	WB, IHC-P, IP
F类	Frizzled 9 antibody [HL1675]	GTX637274	WB

参考文献：

1、Yang, Dehua et al. “G protein-coupled receptors: structure- and function-based drug discovery.” Signal transduction and targeted therapy vol. 6,1 7. 8 Jan. 2021, doi:10.1038/s41392-020-00435-w

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3、Ferré, Sergi et al. “G protein-coupled receptor-effector macromolecular membrane assemblies (GEMMAs).” Pharmacology & therapeutics vol. 231 (2022): 107977. doi:10.1016/j.pharmthera.2021.107977

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6、Sato, Priscila Y et al. “The evolving impact of g protein-coupled receptor kinases in cardiac health and disease.” Physiological reviews vol. 95,2 (2015): 377-404. doi:10.1152/physrev.00015.2014

7、Heng, Boon Chin et al. “An overview of the diverse roles of G-protein coupled receptors (GPCRs) in the pathophysiology of various human diseases.” Biotechnology advances vol. 31,8 (2013): 1676-94. doi:10.1016/j.biotechadv.2013.08.017

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