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钙分支:磷脂酶 C、IP3、DAG 与 PKC

Gq 路线把一种膜脂质同时一分为二,变成两个信使。本指南讲解 IP3 如何释放钙的洪流,而 DAG 又如何开启蛋白激酶 C——同一信号的两条臂膀协同工作。

一种酶,两个信使

Gq 蛋白被开启时,它激活细胞膜上的酶磷脂酶 C(PLC)。PLC 做了一件巧妙的事:它把一种膜脂质(称为 PIP2)一刀切成两个第二信使。其中一半,肌醇三磷酸(IP3),飘入胞质;另一半,二酰甘油(DAG),则留在膜上。于是细胞通过这一刀,便有了沿两条不同路线传播的两条信息。

IP3 打开钙的闸门

IP3 前往内质网——细胞内部的钙储库——并打开那里的通道。细胞内钙涌入胞质,其浓度可在不到一秒内骤升十倍以上。钙本身就是一种强大的第二信使:它触发平滑肌收缩、腺体分泌和激素释放,具体取决于组织类型。

这正是为什么与 Gq 偶联的受体在血管、气道和胃肠道中如此重要——在这些部位,收缩是首要的作用。一种激活血管平滑肌上 Gq 受体的药物会升高钙、收缩血管;而作用于同一受体的拮抗剂则让血管松弛——你会在许多心血管和呼吸系统药物背后认出这一逻辑。

DAG 与 PKC:第二条臂膀

与此同时,仍留在膜上的 DAG 招募并激活蛋白激酶 C(PKC)——而当 IP3 释放的钙也处于高位时,PKC 工作得最好。于是两条臂膀相互配合:IP3 提供钙,DAG 提供膜上的锚定,二者共同把 PKC 完全开启。如同此前的 PKA,PKC 随即磷酸化一系列效应器蛋白,在更长的时间尺度上改变细胞行为。

Agonist -> Gq-linked receptor -> Gq ON
   Gq -> phospholipase C ON
      PIP2 (membrane lipid) cut into TWO messengers:
         |-- IP3  (soluble)  -> opens ER channels
         |                     -> intracellular calcium SPIKES
         |                        -> contraction / secretion
         |-- DAG  (membrane) -> activates protein kinase C
                                + the high calcium
                                -> PKC phosphorylates effectors
Gq 级联:一刀切出两条协同的信使臂膀。