細胞內(nèi)ROS水平改變對細胞活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑的影響

細胞內(nèi)ROS水平改變對細胞活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑的影響一、本文概述活性氧（ReactiveOxygenSpecies,ROS）是細胞代謝過程中的自然產(chǎn)物，包括超氧陰離子、過氧化氫、羥基自由基等。適量的ROS在細胞信號傳導(dǎo)、基因表達調(diào)控和免疫應(yīng)答等生理過程中扮演著重要的角色。然而，當(dāng)ROS的產(chǎn)生超過細胞的清除能力時，就會引發(fā)氧化應(yīng)激，對細胞結(jié)構(gòu)和功能造成損害，影響細胞活性。本文旨在探討細胞內(nèi)ROS水平改變對細胞活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑的影響，為深入理解ROS在細胞生物學(xué)中的作用提供理論依據(jù)。本文將首先介紹ROS的生成機制及其在細胞內(nèi)的清除系統(tǒng)，闡述ROS在細胞內(nèi)的動態(tài)平衡狀態(tài)。隨后，我們將綜述ROS水平改變對細胞活性的影響，包括細胞增殖、凋亡、自噬等過程的變化。我們還將深入探討ROS水平改變對相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑的影響，如MAPK、PI3K/Akt、NF-κB等信號通路的變化及其與細胞活性之間的關(guān)系。通過本文的研究，我們期望能夠更深入地理解ROS在細胞生物學(xué)中的作用，為預(yù)防和治療由ROS介導(dǎo)的細胞損傷相關(guān)疾病提供新的思路和方法。本文的研究也有助于我們更全面地認識細胞活性調(diào)控機制，為細胞生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究提供有益的參考。二、ROS的產(chǎn)生與調(diào)控活性氧（ReactiveOxygenSpecies，ROS）是細胞代謝過程中產(chǎn)生的一類具有高度反應(yīng)性的含氧分子。ROS的產(chǎn)生主要來源于線粒體電子傳遞鏈、NADPH氧化酶、黃嘌呤氧化酶等酶促反應(yīng)，以及非酶促的化學(xué)反應(yīng)，如過氧化氫的分解、超氧陰離子的歧化等。這些ROS包括超氧陰離子（O2?-）、過氧化氫（H2O2）、羥自由基（?OH）等。它們在細胞內(nèi)的濃度受到精細的調(diào)控，以維持細胞的正常生理功能。ROS的產(chǎn)生和調(diào)控受到多種因素的影響。在生理條件下，ROS的產(chǎn)生和清除處于動態(tài)平衡狀態(tài)，對細胞信號傳導(dǎo)和生理功能具有重要作用。然而，當(dāng)ROS產(chǎn)生過多或清除不足時，就會導(dǎo)致ROS的積累，從而對細胞結(jié)構(gòu)和功能造成損傷，這種現(xiàn)象稱為氧化應(yīng)激。為了維持ROS的穩(wěn)態(tài)，細胞內(nèi)存在多種ROS清除機制。其中，抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）等，能夠催化ROS的分解，從而防止ROS的積累。抗氧化劑如維生素C、維生素E、谷胱甘肽等也能夠直接清除ROS，保護細胞免受氧化損傷。ROS的產(chǎn)生和清除受到多種信號傳導(dǎo)途徑的調(diào)控。例如，絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）途徑、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）途徑等都能夠調(diào)控ROS的產(chǎn)生和清除。這些信號傳導(dǎo)途徑的激活或抑制能夠影響ROS的水平，進而對細胞活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生影響。ROS的產(chǎn)生與調(diào)控是細胞內(nèi)一個復(fù)雜而精細的過程。ROS的產(chǎn)生和清除受到多種因素的影響，同時也受到多種信號傳導(dǎo)途徑的調(diào)控。維持ROS的穩(wěn)態(tài)對于細胞的正常生理功能具有重要意義。當(dāng)ROS水平發(fā)生改變時，會對細胞活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生影響，從而進一步影響細胞的生理功能。因此，深入研究ROS的產(chǎn)生與調(diào)控機制，對于理解細胞生理功能和疾病發(fā)生機制具有重要的理論和實踐意義。三、ROS對細胞活性的影響活性氧（ROS）作為細胞代謝的副產(chǎn)物，在細胞內(nèi)扮演著雙刃劍的角色。在生理條件下，ROS在細胞信號傳導(dǎo)和穩(wěn)態(tài)維持中發(fā)揮著重要的作用。然而，當(dāng)ROS水平超出細胞的清除能力時，便會對細胞活性產(chǎn)生深遠的影響。ROS可以通過多種機制影響細胞活性。ROS可以直接與細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和核酸反應(yīng)，導(dǎo)致它們的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變。這種氧化損傷會破壞細胞內(nèi)的關(guān)鍵分子，從而影響細胞的正常功能。ROS可以調(diào)控多種信號傳導(dǎo)途徑，包括MAPK、NF-κB和PI3K/Akt等，這些途徑的活化或抑制進一步影響細胞的生存、增殖和分化。在細胞活性方面，適量的ROS可以作為信號分子，參與細胞的生長、分化和凋亡等過程。然而，過量的ROS會導(dǎo)致細胞活性下降，甚至引發(fā)細胞死亡。ROS誘導(dǎo)的細胞死亡通常包括凋亡和壞死兩種形式。凋亡是一種程序性細胞死亡方式，它涉及一系列基因的表達和蛋白質(zhì)的合成。而壞死則是一種非程序性細胞死亡方式，通常是由極端的物理或化學(xué)損傷引起的。除了對細胞活性的直接影響外，ROS還可以影響細胞的自噬和衰老過程。自噬是一種細胞自我消化和降解的過程，它可以幫助細胞清除受損的蛋白質(zhì)和細胞器。ROS可以通過調(diào)控自噬相關(guān)基因的表達，影響自噬過程的進行。另一方面，ROS也被認為是導(dǎo)致細胞衰老的重要因素之一。隨著年齡的增長，細胞內(nèi)ROS水平逐漸升高，導(dǎo)致細胞結(jié)構(gòu)和功能逐漸退化。ROS對細胞活性的影響是多方面的，它可以通過氧化損傷、信號傳導(dǎo)、細胞死亡、自噬和衰老等途徑，對細胞的生存、增殖和分化產(chǎn)生深遠的影響。因此，在細胞生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究中，深入了解ROS的生成、清除和調(diào)控機制，對于理解細胞活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑的調(diào)控具有重要的意義。四、ROS對相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑的影響活性氧（ROS）在細胞內(nèi)不僅作為代謝副產(chǎn)物存在，而且作為重要的信號分子，對多種細胞信號傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生深遠影響。ROS水平的改變能夠激活或抑制多種信號傳導(dǎo)通路，從而影響細胞的活性、增殖、分化、凋亡以及生存等生物過程。ROS能夠影響絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號通路。MAPK是一組絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，廣泛參與細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。ROS可以通過氧化應(yīng)激激活MAPK通路中的某些關(guān)鍵組分，如ERK、JNK和p38等，進而調(diào)控細胞的生長、分化和凋亡。ROS對核因子κB（NF-κB）信號通路也有顯著影響。NF-κB是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，參與調(diào)控多種基因的表達，包括炎癥、免疫應(yīng)答和細胞凋亡等。ROS可以通過抑制NF-κB的抑制劑IκB的活性，從而釋放并激活NF-κB，進而影響相關(guān)基因的表達。ROS還能夠影響磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（PKB/Akt）信號通路。這條通路在細胞生存、增殖和代謝等過程中發(fā)揮重要作用。ROS可以通過氧化修飾PI3K和Akt等關(guān)鍵組分，從而激活這條通路，促進細胞的生存和增殖。ROS還能夠影響Wnt/β-catenin信號通路。這條通路在細胞增殖、分化和遷移等過程中發(fā)揮重要作用。ROS可以通過影響β-catenin的穩(wěn)定性和核轉(zhuǎn)位，從而調(diào)控Wnt信號通路的活性。ROS水平的改變對細胞內(nèi)的多種信號傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生深遠影響。通過調(diào)控這些信號通路的活性，ROS可以影響細胞的活性、增殖、分化、凋亡以及生存等生物過程。因此，深入研究ROS對相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑的影響，對于理解細胞生物學(xué)過程以及開發(fā)基于ROS的疾病治療方法具有重要意義。五、ROS水平改變與疾病發(fā)生發(fā)展活性氧（ROS）在細胞內(nèi)的水平變化，對細胞活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生深遠影響，同時也與多種疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)ROS的產(chǎn)生和清除之間的平衡被打破，導(dǎo)致ROS水平異常升高時，會觸發(fā)一系列的生物化學(xué)事件，這些事件最終可能導(dǎo)致細胞損傷、功能失調(diào)，甚至細胞死亡。ROS水平升高在許多疾病中都有發(fā)現(xiàn)，如心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病、糖尿病、癌癥等。在心血管疾病中，ROS可以導(dǎo)致血管內(nèi)皮細胞的損傷，促進動脈粥樣硬化的形成。在神經(jīng)退行性疾病中，如阿爾茨海默病和帕金森病，ROS的異常積累被認為是導(dǎo)致神經(jīng)元死亡的重要原因之一。在糖尿病中，ROS可以破壞胰島素信號傳導(dǎo)途徑，導(dǎo)致胰島素抵抗和β細胞功能減退。而在癌癥中，ROS的異常升高可以促進腫瘤細胞的增殖、遷移和侵襲，同時也與化療藥物的抵抗性有關(guān)。然而，ROS并不僅僅是一種有害的物質(zhì)。在某些情況下，適量的ROS可以作為一種信號分子，參與正常的細胞信號傳導(dǎo)過程。例如，ROS在細胞增殖、分化、凋亡等過程中都發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。因此，ROS水平的變化，無論是升高還是降低，都可能對細胞的活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生影響，進而影響到疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，對于ROS水平改變與疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系，我們需要有更加深入的理解。這不僅可以幫助我們更好地理解這些疾病的發(fā)病機制，也可以為我們提供新的治療策略，例如通過調(diào)節(jié)ROS的水平來治療或預(yù)防這些疾病。六、總結(jié)與展望隨著生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的深入研究，細胞內(nèi)活性氧（ROS）的重要性逐漸被人們所認識。ROS作為細胞內(nèi)的信號分子，其水平的改變對細胞活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑產(chǎn)生了深遠的影響。本文詳細探討了ROS水平變化對細胞活性、基因表達、細胞周期、細胞凋亡以及信號傳導(dǎo)途徑的影響，旨在為讀者提供一個全面而深入的理解?？偨Y(jié)而言，ROS在細胞內(nèi)的作用具有雙重性，既可以作為信號分子參與細胞的正常生理功能，也可以因過度產(chǎn)生而導(dǎo)致細胞損傷和疾病的發(fā)生。因此，對ROS的精確調(diào)控是維護細胞健康的關(guān)鍵。展望未來，ROS的研究仍有許多領(lǐng)域值得探索。對ROS產(chǎn)生和清除機制的深入研究將有助于我們更好地理解其在細胞內(nèi)的動態(tài)平衡。ROS與其他信號分子的相互作用及其在復(fù)雜信號網(wǎng)絡(luò)中的地位仍需進一步闡明。針對ROS的調(diào)控策略也將成為未來研究的重要方向，如開發(fā)針對ROS的抗氧化藥物或利用ROS進行疾病治療等。細胞內(nèi)ROS水平改變對細胞活性及相關(guān)信號傳導(dǎo)途徑的影響是一個復(fù)雜而重要的研究領(lǐng)域。隨著研究的深入，我們有望為細胞生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來新的突破和進展。參考資料：乳腺癌是一種常見的惡性腫瘤，其發(fā)生和發(fā)展涉及到多個復(fù)雜的細胞信號通路。本文將探討與乳腺癌相關(guān)的細胞內(nèi)信號通路，包括MAPK信號通路、PI3K/Akt信號通路和JAK/STAT信號通路。MAPK（絲裂原激活蛋白激酶）信號通路是一種重要的細胞內(nèi)信號通路，參與細胞增殖、分化和凋亡等過程。在乳腺癌中，MAPK信號通路異常激活，與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。MAPK信號通路主要由Ras、MAPKKK和MAPKK等組成。Ras蛋白的突變可以導(dǎo)致MAPKKK的異常激活，進而引起MAPKK的磷酸化，最終導(dǎo)致細胞增殖和癌變。針對Ras蛋白的突變，已經(jīng)開發(fā)出一些靶向藥物，如抑制Ras蛋白活性的小分子藥物和針對Ras突變基因的免疫療法等。PI3K/Akt信號通路是一種與細胞存活和凋亡密切相關(guān)的信號通路。在乳腺癌中，PI3K/Akt信號通路的異常激活可以導(dǎo)致腫瘤細胞的增殖、生存和轉(zhuǎn)移。PI3K可以催化磷脂酰肌醇生成三磷酸肌醇（PIP3），Akt可以與PIP3結(jié)合并被激活。激活的Akt可以抑制細胞凋亡并促進細胞增殖。針對PI3K/Akt信號通路的靶向藥物已經(jīng)開發(fā)出來，如抑制PI3K活性的小分子藥物和抑制Akt活性的小分子藥物等。JAK/STAT信號通路是一種與細胞因子和生長因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)密切相關(guān)的信號通路。在乳腺癌中，JAK/STAT信號通路的異常激活可以促進腫瘤細胞的增殖和生存。JAK是一種酪氨酸激酶，可以催化STAT（信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子）蛋白的磷酸化。磷酸化的STAT可以進入細胞核并調(diào)節(jié)靶基因的表達。針對JAK/STAT信號通路的靶向藥物已經(jīng)開發(fā)出來，如抑制JAK活性的小分子藥物和抑制STAT活性的小分子藥物等。乳腺癌相關(guān)的細胞內(nèi)信號通路包括MAPK、PI3K/Akt和JAK/STAT等。這些信號通路的異常激活可以促進腫瘤細胞的增殖、生存和轉(zhuǎn)移。針對這些信號通路的靶向藥物已經(jīng)開發(fā)出來，為乳腺癌的治療提供了新的選擇。然而，這些靶向藥物的療效和耐藥性問題仍然需要進一步研究和探索。針對其他與乳腺癌發(fā)生和發(fā)展相關(guān)的信號通路的研究也需要加強，以便為未來的治療提供更多的靶點。細胞凋亡是一種高度調(diào)控的細胞死亡過程，對于維持組織穩(wěn)態(tài)和機體健康至關(guān)重要。細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路的研究，不僅揭示了細胞凋亡的復(fù)雜機制，也為疾病治療提供了新的思路。本文將綜述細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路的研究進展。細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路主要包括外源性死亡受體途徑和內(nèi)源性線粒體途徑。外源性死亡受體途徑主要涉及Fas配體、腫瘤壞死因子（TNF）受體家族成員以及相關(guān)信號分子，如FADD和caspase-8等。內(nèi)源性線粒體途徑則涉及多種細胞應(yīng)激因素，如DNA損傷、氧化應(yīng)激和細胞內(nèi)鈣離子水平改變等，最終激活線粒體膜滲透性轉(zhuǎn)換和細胞色素c釋放，引發(fā)caspase-9的激活。除了上述兩個主要途徑外，還有其他一些與細胞凋亡相關(guān)的信號傳導(dǎo)通路，如pBcl-2家族、JNK和p38MAPK等。這些信號分子在細胞凋亡信號傳導(dǎo)中發(fā)揮重要作用，可以調(diào)節(jié)細胞周期、DNA修復(fù)、線粒體功能以及細胞死亡過程。近年來，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路的研究取得了很大的進展。例如，研究發(fā)現(xiàn)了一些新的凋亡相關(guān)基因和蛋白質(zhì)，如BnipNix和Bcl-xL等，它們在細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路中起到關(guān)鍵作用。自噬作為另一種細胞死亡方式，也與細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路密切相關(guān)。自噬在某些條件下可以促進細胞凋亡，而在其他情況下又可以保護細胞免于凋亡。具體機制可能涉及對特定蛋白質(zhì)或細胞器的選擇性降解，以響應(yīng)不同的細胞壓力。值得注意的是，細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路并不是孤立的。事實上，它們常常在時間和空間上相互交叉和對話。例如，線粒體途徑和死亡受體途徑可以在caspase-8和caspase-9之間的交聯(lián)點相互影響。因此，對細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路的深入理解需要考慮到各途徑之間的復(fù)雜相互作用。另一方面，細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路的研究也為疾病治療提供了新的視角。例如，許多癌癥的治療策略涉及通過阻斷特定凋亡信號傳導(dǎo)通路來增強癌細胞的敏感性。同樣地，在神經(jīng)退行性疾病如帕金森病和阿爾茨海默病中，研究細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路有助于發(fā)現(xiàn)新的治療靶點?？偨Y(jié)而言，細胞凋亡信號傳導(dǎo)通路的研究在揭示細胞凋亡的復(fù)雜機制、理解疾病的發(fā)生發(fā)展以及尋找新的治療方法方面具有重要意義。未來需要進一步深入探究各凋亡信號傳導(dǎo)通路之間的相互作用，以及它們在不同生理和病理條件下的調(diào)節(jié)作用。隨著這些基礎(chǔ)研究的不斷深入，我們有望發(fā)現(xiàn)更多有效的疾病治療策略。人體細胞之間的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)可通過相鄰細胞的直接接觸來實現(xiàn)，但更重要的也是更為普遍的則是通過細胞分泌各種化學(xué)物質(zhì)來調(diào)節(jié)自身和其他細胞的代謝和功能，因此在人體中，信息傳導(dǎo)通路通常是由分泌釋放信息物質(zhì)的特定細胞、信息物質(zhì)（包含細胞間與細胞內(nèi)的信息物質(zhì)和運載體、運輸路徑等）以及靶細胞（包含特異受體等）等構(gòu)成。信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通常包括以下步驟：特定的細胞釋放信息物質(zhì)→信息物質(zhì)經(jīng)擴散或血循環(huán)到達靶細胞→與靶細胞的受體特異性結(jié)合→受體對信號進行轉(zhuǎn)換并啟動細胞內(nèi)信使系統(tǒng)→靶細胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)【1】。通過這一系列的過程，生物體對外界刺激作出反應(yīng)。凡由細胞分泌的調(diào)節(jié)靶細胞生命活動的化學(xué)物質(zhì)統(tǒng)稱為細胞間信息物質(zhì)，即第一信使，按照細胞分泌信息物質(zhì)的方式又可將細胞間信息物質(zhì)分為神經(jīng)遞質(zhì)、內(nèi)分泌激素、局部化學(xué)介質(zhì)和氣體信號分子。在細胞內(nèi)傳遞細胞調(diào)控信號的化學(xué)物質(zhì)稱為細胞內(nèi)信息物質(zhì)，其組成多樣化。通常將Ca2+、cAMP、cGMP、DAG、IPCer、花生四烯酸及其代謝物等這類在細胞內(nèi)傳遞信息的小分子化合物稱為第二信使。責(zé)細胞核內(nèi)外信息傳遞的物質(zhì)稱為第三信使，能與靶基因特異序列結(jié)合，發(fā)揮著轉(zhuǎn)錄因子或轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的作用。研究發(fā)現(xiàn)一些信息物質(zhì)能與位于分泌細胞自身的受體結(jié)合而起調(diào)節(jié)作用，稱為自分泌信號。如肝癌細胞能分泌多種血管生成因子，其中VEGF是發(fā)現(xiàn)的刺激腫瘤血管形成最重要的促進因子，研究表示，腫瘤細胞分泌的VEGF除選擇性作用于腫瘤血管內(nèi)皮細胞上的特異性VEGF受體（Flt-1和KDR），通過酪氨酸激酶介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)控內(nèi)皮細胞分化和血管形成外，腫瘤細胞自身也有VEGF受體的表達，而且針對VEGF及其受體的干預(yù)措施可以改變這些腫瘤細胞的體外增殖活性和其他生物學(xué)特征，這些研究表示腫瘤中存在VEGF的自分泌機制【2】。自分泌所產(chǎn)生的信息物質(zhì)也具有其獨特而重要的生理功能。受體是細胞膜上或細胞內(nèi)能識別生物活性分子并與之結(jié)合的成分，他能把識別和接受的信號正確無誤地放大并傳遞到細胞內(nèi)部，進而引起生物學(xué)效應(yīng)。存在于細胞質(zhì)膜上的受體稱為膜受體，化學(xué)本質(zhì)絕大部分是糖鑲嵌蛋白；位于胞液和細胞核中的受體稱為胞內(nèi)受體，它們?nèi)繛镈NA結(jié)合蛋白。（一）環(huán)狀受體指配體依賴性離子通道。神經(jīng)遞質(zhì)與這類受體結(jié)合后，可使離子通道打開或關(guān)閉，從而改變膜的通透性。受體在神經(jīng)沖動的快速傳遞中發(fā)揮重要作用，參與快速而精確的神經(jīng)反射調(diào)節(jié)。（二）G蛋白耦聯(lián)受體G蛋白耦聯(lián)受體及其所介導(dǎo)的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在人體中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。G蛋白耦聯(lián)受體（GPCRs），又稱七個α螺旋跨膜蛋白受體，是體內(nèi)最大的蛋白質(zhì)超家族，迄今已報道了近2000種不同的GPCRs【3】。該類受體對多種激素和神經(jīng)遞質(zhì)作出應(yīng)答，配體主要包括生物胺、感覺刺激（如光和氣味等）、脂類衍生物、肽類、糖蛋白、核苷酸、離子和蛋白酶等。GPCRs因能結(jié)合和調(diào)節(jié)G蛋白活性而得名。大多數(shù)的GPCRs的確是通過G蛋白來調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的信號傳遞，但也有研究發(fā)現(xiàn)有些GPCRs通過酪氨酸激酶、Src、Stat3等途徑來傳遞信息，與細胞增殖、細胞轉(zhuǎn)化有關(guān)【4】。GPCRs的肽鏈由N末端，7個跨膜α螺旋（TM1→TM7），C末端，3個胞外環(huán)（ECL1→ECL3）及3～4個胞內(nèi)環(huán)（ICL1→ICL4）組成。N端在胞外，C端在胞內(nèi)，7個跨膜的α螺旋反復(fù)穿過細胞膜的脂雙層，每個TM由20～27個疏水氨基酸組成，N端有7～595個氨基酸殘基，C端有12～359個氨基酸殘基，ECL、ICL各有5～230個氨基酸殘基【3】。至于GPCRs高分辨率的空間結(jié)構(gòu)尚未闡明。按G蛋白耦聯(lián)受體一級結(jié)構(gòu)的同源性，將GPCRs主要分為A、B、C3族【5】。三族的GPCRs都具有各自的結(jié)構(gòu)特征，而結(jié)構(gòu)的特異性也就決定了功能上的獨特性，各族受體都具有各自特有的配體群。一般認為GPCRs功能是通過其單體而實現(xiàn)的，近年的研究表明GPCRs存在二聚體及多聚體形式，特別對二聚體的研究得到廣泛關(guān)注。兩個單體可能是共價連接（例如二硫鍵）也可能是非共價連接（例如跨膜螺旋的疏水作用力），或者兩者兼而有之。近來，人們對GPCRs的二聚化功能研究取得了一定的進展，主要有以下方面：①二聚化對受體轉(zhuǎn)運起著作用；②二聚化可以擴展藥理多樣性，不同受體產(chǎn)生的異二聚體可能有著比單體更多的藥理學(xué)功能；③二聚化可以影響受體的活性和調(diào)控等【6】。G蛋白是一類與GTP或GDP結(jié)合的、具有GTP酶活性、位于細胞膜胞漿面的外周蛋白。它由三個亞基組成，分別是α亞基（45kD）、β亞基（35kD）、γ亞基（7kD）?？偡肿淤|(zhì)量為100kD左右。G蛋白有兩種構(gòu)像，一種是以αβγ三聚體存在并與GDP結(jié)合，為非活化型；另一種構(gòu)象是α亞基與GTP結(jié)合并導(dǎo)致βγ二聚體的脫落，此為活化型。不同種類的G蛋白有相應(yīng)的基因編碼，在各種G蛋白亞基中，α亞基差別最大，常將其作為一個區(qū)別不同G蛋白的標(biāo)志。G蛋白有很多種，常見的有激動型G蛋白（Gs）、抑制型G蛋白（Gi）和磷脂酶C型G蛋白（Gp）。不同的G蛋白能特異地將受體和與之相適應(yīng)的效應(yīng)酶耦聯(lián)起來【1】。G蛋白在結(jié)構(gòu)上盡管沒有跨膜蛋白的特點，但它們可以通過其亞基氨基酸殘基的脂化修飾錨定在細胞膜上。已把G蛋白結(jié)構(gòu)、氨基酸序列及進化的相似性與功能等結(jié)合起來作為分類的依據(jù)，主要包括四類，其中至少含有21種不同的α亞基、5種不同的β亞基和8種γ亞基【6】。G蛋白通過與受體的耦聯(lián)，在信息轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中常發(fā)揮著分子開關(guān)的作用。其跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)一般分為以下幾步：（1）當(dāng)外部沒有信號或沒有受外部刺激時，受體不與配體結(jié)合，G蛋白處于關(guān)閉（失活）狀態(tài)，以異源三聚體形式存在，即α亞基與GDP緊密結(jié)合，βγ亞基與α亞基、GDP的結(jié)合較為疏松；（2）當(dāng)外部有信號時，G蛋白受體與其相應(yīng)的配體結(jié)合，隨之誘導(dǎo)G蛋白的α亞基構(gòu)象變化，并使αβγ三個亞基形成緊密結(jié)合的復(fù)合物，從而使GDP與GTP交換，但是與GTP的結(jié)合導(dǎo)致α亞基與βγ亞基分開，α亞基被激活，即處于所謂的開啟狀態(tài)，隨后作用于效應(yīng)器，產(chǎn)生細胞內(nèi)信號并進行一系列的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，從而引起細胞的各種反應(yīng)。（3）G蛋白的α亞基具有GDPase的活性，在Mg2+存在的條件下可以水解GTP，α亞基與GDP復(fù)合物重新與βγ亞基結(jié)合，使G蛋白失活，處于關(guān)閉狀態(tài)。以上三個過程依次循環(huán)完成信號地傳遞【6】。G蛋白在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程中主要發(fā)揮了分子開關(guān)作用與信號放大作用，通過G蛋白的激活與失活的循環(huán)，將信息精確無誤地傳到細胞并引起一系列的細胞內(nèi)反應(yīng)。腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)主要介導(dǎo)cAMP－蛋白激酶A途徑，是激素調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝的主要途徑。胰高血糖素、腎上腺素和促腎上腺皮質(zhì)激素等與靶細胞質(zhì)膜上的特異性受體結(jié)合，形成激素受體復(fù)合物而激活受體?；罨氖荏w催化G蛋白形成αs－GTP。釋放的αs－GTP能激活腺苷酸環(huán)化酶，催化ATP轉(zhuǎn)化成cAMP，使細胞內(nèi)cAMP濃度升高，cAMP能進一步激活PKA（蛋白激酶A），PKA再通過一系列化學(xué)反應(yīng)（如磷酸化其他蛋白質(zhì)的絲/蘇氨酸）將信號進一步傳遞，達到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的目的。腺苷酸環(huán)化酶（AC）由GS激活而被Gi抑制。這種環(huán)化酶的同工酶中，AC2和AC4是被Gβγ和Gα亞基共同激活;AC1型被Gα亞基激活而被Gβγ抑制,因此不能被G蛋白活化;AC3,AC5,AC6和AC9不能與Gβγ直接作用【6】。是由G蛋白耦聯(lián)受體介導(dǎo)的一個重要的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。促甲狀腺素釋放激素、去甲腎上腺素和抗利尿激素等與靶細胞膜