分子訊號與調控網絡

G蛋白偶聯受體(G-protein-coupled receptor)

/ GPCR, gee-pee-see-arr /

想像一個穿過房子牆壁接線的門鈴:有人在外面按下按鈕,牆內一套另外的機關隨即啟動。G蛋白偶聯受體,簡稱GPCR,正是這樣一種穿牆開關。它是一條單獨的蛋白質,在細胞膜上來回穿梭七次,把一部分留在外面接住配體,把另一部分留在裡面把消息傳下去。它是你體內最常見的一類細胞表面受體,也是極大一部分處方藥的作用標靶。

讓我們慢鏡頭看看它如何運作。受體一直閒置著,直到它特定的配體——比如腎上腺素、一個氣味分子,或在你眼睛的視紫紅質那裡、一個光子——結合到外側的口袋上。結合使那束七條螺旋發生扭轉,這扭轉被內側面感受到,受體在那裡偶聯著一個搭檔,叫做異三聚體G蛋白。被活化的受體充當一個扳開關的角色:它把G蛋白撬開,促使它用GTP換下GDP,於是G蛋白裂成幾塊,分頭去開啟或關閉下游的標靶——通常是一種製造第二信使(如環腺苷酸)的酶,或者一個通道。這套設計的妙處在於,一個結合了配體的受體在配體鬆手離開之前能撥動許多個G蛋白,於是訊號在膜上當場就被放大了。

GPCR之所以重要,是因為它們是細胞的萬能天線:人類大約有800種不同的GPCR,分別探測激素、神經傳遞物、光、氣味和味道——視覺、嗅覺、情緒、心率和血壓,都有一部分是經由它們運轉的。正是這份無處不在,使它們成為藥物標靶中最大的一個家族;β受體阻斷劑、抗組織胺藥、鴉片類止痛藥,以及許多精神科藥物,都作用於GPCR。要留意一個常見的口誤:G蛋白是受體所活化的一個獨立分子,並不是受體本身的一部分,這正是這個家族被稱為「G蛋白偶聯」而非「G蛋白受體」的原因。

你眼睛裡的光感受體——視紫紅質——就是一種GPCR。它的配體很特別——不是一個獨立的分子,而是內建的一種光敏色素,光子一擊中它便改變形狀。這一形狀變化活化了一個叫做轉導蛋白的G蛋白,引發一連串中繼,在幾毫秒之內就告訴你的大腦:有一道光閃過了。

連視覺都用到了GPCR:視紫紅質展示了這種七螺旋開關如何把一個外部事件轉換成一個內部訊號。

GPCR本身並不直接做下游的活兒——它只是活化G蛋白,由G蛋白去做。可以把受體想成撥動開關的那隻手,而把G蛋白想成真正點亮燈的那個開關。

又稱
GPCRseven-transmembrane receptor7TM receptor七次跨膜受体蛇形受体