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cAMP 分支:腺苷酸环化酶与蛋白激酶 A

完整追踪 Gs/Gi 通路:腺苷酸环化酶如何生成环磷酸腺苷(cAMP)、cAMP 如何唤醒蛋白激酶 A,以及这一种酶又如何通过添加磷酸标签来重塑细胞。

制造信使

Gs 蛋白被开启时,它前往细胞膜上的酶腺苷酸环化酶并将其激活。腺苷酸环化酶取用 ATP——细胞的能量货币——将其剪切成环磷酸腺苷(cAMP),这是一种可在胞质中自由扩散的小型环状分子。cAMP 是经典的第二信使:它把受体的信息带入细胞深处。

与之相对的 Gi 蛋白则反其道而行:它抑制腺苷酸环化酶,使 cAMP 水平下降。由于 Gs 和 Gi 朝相反方向推动同一种酶,细胞在任一时刻的 cAMP 水平,都是其表面接收到的激活信号与抑制信号之间的实时平衡。

从信使到行动:蛋白激酶 A

cAMP 本身并不执行细胞的工作——它的主要任务只有一个:唤醒蛋白激酶 A(PKA)。激酶是一种把磷酸基团连接到其他蛋白质上的酶,而这个小标签会把那些蛋白质开启或关闭。当 cAMP 升高时,它释放出 PKA 的活性核心,后者随即磷酸化一长串目标蛋白——它们才是细胞真正的效应器

在心肌细胞中,PKA 磷酸化钙通道和钙泵,使细胞收缩得更强、更快——这正是 β肾上腺素受体(一种与 Gs 偶联的 GPCR)激动剂所实现的效果。在脂肪细胞中,同样的 PKA 则指示细胞分解储存的脂肪。一种信使、一种激酶,却有许多组织特异性的结局,因为每种细胞类型拥有一套不同的目标蛋白。

Agonist -> beta-adrenoceptor -> Gs ON
   Gs -> adenylyl cyclase ON
      ATP -> cAMP (second messenger, rises)
         cAMP -> protein kinase A ON
            PKA adds phosphate to target proteins
               => stronger, faster heart contraction

(Gi pathway runs the same line in reverse: cAMP falls)
心肌细胞中完整的 Gs/cAMP/PKA 级联。