分子信号与调控网络

G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptor)

/ GPCR, gee-pee-see-arr /

想象一个穿过房子墙壁接线的门铃:有人在外面按下按钮,墙内一套另外的机关随即启动。G蛋白偶联受体,简称GPCR,正是这样一种穿墙开关。它是一条单独的蛋白质,在细胞膜上来回穿梭七次,把一部分留在外面接住配体,把另一部分留在里面把消息传下去。它是你体内最常见的一类细胞表面受体,也是极大一部分处方药的作用靶点。

让我们慢镜头看看它如何运作。受体一直闲置着,直到它特定的配体——比如肾上腺素、一个气味分子,或在你眼睛的视紫红质那里、一个光子——结合到外侧的口袋上。结合使那束七条螺旋发生扭转,这扭转被内侧面感受到,受体在那里偶联着一个搭档,叫做异三聚体G蛋白。被激活的受体充当一个扳开关的角色:它把G蛋白撬开,促使它用GTP换下GDP,于是G蛋白裂成几块,分头去开启或关闭下游的靶点——通常是一种制造第二信使(如环腺苷酸)的酶,或者一个通道。这套设计的妙处在于,一个结合了配体的受体在配体松手离开之前能拨动许多个G蛋白,于是信号在膜上当场就被放大了。

GPCR之所以重要,是因为它们是细胞的万能天线:人类大约有800种不同的GPCR,分别探测激素、神经递质、光、气味和味道——视觉、嗅觉、情绪、心率和血压,都有一部分是经由它们运转的。正是这份无处不在,使它们成为药物靶点中最大的一个家族;β受体阻滞剂、抗组胺药、阿片类止痛药,以及许多精神科药物,都作用于GPCR。要留意一个常见的口误:G蛋白是受体所激活的一个独立分子,并不是受体本身的一部分,这正是这个家族被称为“G蛋白偶联”而非“G蛋白受体”的原因。

你眼睛里的光感受体——视紫红质——就是一种GPCR。它的配体很特别——不是一个独立的分子,而是内置的一种光敏色素,光子一击中它便改变形状。这一形状变化激活了一个叫做转导蛋白的G蛋白,引发一连串中继,在几毫秒之内就告诉你的大脑:有一道光闪过了。

连视觉都用到了GPCR:视紫红质展示了这种七螺旋开关如何把一个外部事件转换成一个内部信号。

GPCR本身并不直接做下游的活儿——它只是激活G蛋白,由G蛋白去做。可以把受体想成拨动开关的那只手,而把G蛋白想成真正点亮灯的那个开关。

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