分子信号与调控网络

异三聚体G蛋白(heterotrimeric G protein)

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异三聚体G蛋白是那个就守在膜内侧、等着GPCR来拨动的分子开关。把名字拆开来看,它就解释了自己:hetero意为“不同的”,tri意为“三”,meric意为“部件”——它是一支由三个不同蛋白亚基组成的团队,传统上叫做α、β、γ。α亚基是握着真正那个开关的;β和γ则夹在一起,作为一对待着。这三人组在膜上闲置着,直到一个信号到来。

那个开关是坐在α亚基一个口袋里的小分子——要么是GDP(关),要么是GTP(开),这是细胞里两种相关的鸟嘌呤核苷酸。当一个结合了配体的GPCR推一下静息的G蛋白时,它迫使α亚基扔掉GDP、改抓一个GTP。这一次掉换就是开启的那一刻。新武装起来的α-GTP放开它的β-γ搭档,于是两块都自由了,可以去激活下游靶点——α-GTP可能打开腺苷酸环化酶去造cAMP,而β-γ可能打开一个离子通道。关键在于,这个开关会把自己关掉:α亚基会慢慢把GTP重新切回GDP(这是一个内置的慢速计时器),随即失活,再与β-γ重新结合复位,准备好迎接下一个信号。正是这个内置计时器,使这个开关是短暂的而非永久的。

异三聚体G蛋白之所以重要,是因为它们是生物学中最大那个受体家族的主力中介——每一个GPCR信号都要经过一个G蛋白。它们也是那种“结合GTP的开关”设计的教科书范例,而细胞把这种设计到处复用(像Ras这样的小GTP酶就遵循同样的“有GTP则开、有GDP则关”原则)。它们还居于疾病与毒素的核心:霍乱毒素之所以引起那致命的腹泻,正是因为它把一个G蛋白的α亚基卡在了开启状态,使它永远切不掉自己的GTP,于是cAMP在肠道里失控地涌出。

霍乱毒素从化学上把肠道细胞里的G蛋白α亚基锁住,使它永远关不掉。cAMP一直居高不下,细胞把盐和水大量倾倒进肠腔,结果就是霍乱那种大量的水样腹泻——一个无法复位的开关所致的致命例证。

霍乱毒素把G蛋白开关卡在开启状态——这说明把信号关掉,和把它打开同样至关重要。

不要把异三聚体G蛋白(三个亚基,由GPCR激活)和像Ras这样的小型单体GTP酶(单条蛋白)混为一谈——它们共用GTP/GDP那个开关把戏,却是用在信号传导不同环节的不同分子。

又称
G proteintrimeric G proteinG蛋白三聚体G蛋白