JOVANA
Library Glossary Getting Started Three Levels Fields How it works Mission
Join the mission
All guides

走進 GPCR:第二信使與信號級聯

最大的受體家族值得我們走近細看。來看一個被結合的 GPCR 如何撥動 G 蛋白這個開關,透過環磷酸腺苷或鈣離子展開一場化學接力,把一個藥物分子放大成細胞內部的轟鳴。

G 蛋白這個開關

GPCR 從不直接插手細胞內部的事務。當配體在膜外結合上來,受體就改變形狀,抓住一個守在膜內側的 G 蛋白。這一接觸把 G 蛋白從「關」撥到「開」,G 蛋白接著把消息往下傳。受體是門鈴,而 G 蛋白才是真正跑進屋裡去通報的那個信使。

有三種 G 蛋白值得記住名字。Gs 蛋白(s 代表刺激)把信號調高Gi 蛋白(i 代表抑制)把信號調低;而 Gq 蛋白則啟動一條完全不同的、以鈣為基礎的接力。同一種神經遞質可以安撫某個組織、卻興奮另一個組織,原因僅僅在於這兩個組織把各自的受體偶聯到了不同的 G 蛋白上。

接力,以及它的放大

一旦被打開,Gs 會激活膜上一種叫腺苷酸環化酶的酶,後者大量生產一種小分子,叫環磷酸腺苷(cyclic AMP)。環磷酸腺苷是一種第二信使——第一信使是膜外的藥物,而現在這個胞內分子把消息往更深處傳。這種一個分子交棒給下一個、每一步都激活下一步的過程,就叫信號級聯

  1. 一個藥物分子結合細胞表面的一個 GPCR。
  2. 在藥物脫開之前,這一個受體激活了許多 G 蛋白。
  3. 每個 Gs 激活一個腺苷酸環化酶,而每個環化酶又製造許多環磷酸腺苷分子。
  4. 於是一個結合的藥物分子變成了成千上萬個胞內信號——級聯把它放大了。

關掉,以及「變累」

一個永遠關不掉的信號會是一場災難,所以細胞備有剎車。當一個 GPCR 持續放電一段時間後,一種叫 β-抑制蛋白(beta-arrestin)的蛋白會夾住它,把它和 G 蛋白拆開,並將它從膜上拽下來。即使藥物還在,受體也安靜了下來。

這種剎車正是脫敏的分子根源:持續重度刺激一個受體,細胞的回應就越來越弱。這也是下一篇指南的預告——在那裡我們會看到,細胞在更長的時間尺度上還能改變受體的數量