酶联受体信号转导(signaling via enzyme-linked receptor)
与G蛋白偶联受体相比,酶联受体信号转导的反应比较慢(通常要几小时),并且需要许多细胞内的转换步骤。
鸟苷酸环化酶受体与第二信使cGMP
这种酶联受体的特点是:受体本身就是鸟苷酸环化酶,其细胞外部分有同信号分子结合的位点, 细胞内部分有一个鸟苷酸环化酶的催化结构域, 可催化GTP生成cGMP(图5-45)。而cGMP可激活cGMP依赖性的蛋白激酶G(cyclic GMP-dependent protein kinase G, G-kinase),被激活的蛋白激酶G可使特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化, 从而引起细胞反应。因此,此途径中的第二信使是cGMP.
■ 受体的结构
细胞内有两种形式的鸟苷酸环化酶(guanylate cyclase, GC):与细胞膜结合的膜结合型GC和胞浆可溶型GC.作为酶联受体信号途径的主要是膜结合型GC(membrane-bound form of guanylate cyclase, mGC)。mGC是一种跨膜蛋白, 氨基末端在膜外侧,是激素配体结合区;膜内侧约为多肽链的1/2,含有一个类蛋白激酶区以及羧基末端的催化区域.
● 配体结合结构域(ligand binding domain) 不同的受体可结合不同的第一信使激素,按其与配体结合的特性,可分为GC-A、GC-B、GC-C.已知GC-A结合的是心钠肽; GC-B结合的是脑钠肽;GC-C结合的是细菌热稳定肠毒素。
● 蛋白激酶样结构域(PK-like domain) 定位于质膜与GC催化区之间,所有的膜结合型 GC都含有一个与蛋白激酶高度同源的蛋白激酶样结构域,它与酪氨酸蛋白激酶的相关性比丝氨酸蛋白激酶更密切。但是否具有蛋白激酶的活性尚待证实。
● 催化结构域(catalytic domain) 催化cGMP生成的部位,定位在细胞质部分的羧基端。
■ cGMP介导的信号转导
心房促尿钠排泄因子(atrial natriuretic fector, ANF)类激素的信号是通过鸟苷酸环化酶受体与第二信使cGMP进行信号转导的。心房促尿钠排泄肽激素是在血压升高时, 由心房肌细胞分泌的一类肽激素。ANF刺激肾分泌Na+和水,并诱导血管壁中的平滑肌细胞松弛, 这两种效应都会降低血压,分别是通过肾细胞和血管壁平滑肌细胞中的ANF受体介导的。ANF受体是一种单次跨膜蛋白, 细胞外结构域有ANFs结合位点, 细胞内结构域有鸟苷酸环化酶催化位点(图5-46), ANF的结合会激活鸟苷酸环化酶产生第二信使cGMP, cGMP同蛋白激酶G结合并使之活化, 被激活的蛋白激酶G能够使一些靶蛋白磷酸化,引起上述对血压升高的反应,但是其详细机理仍不清楚。
另外,cGMP在光对视网膜的影响中也有重要作用,cGMP通过对cGMP门控离子通道的通透性的控制,影响光受体细胞的膜电位。
■ PKG(cGMP dependent protein kinase, PKG)
cGMP的靶蛋白是依赖于cGMP的蛋白激酶G,简称为PKG.它是一种二聚体, 含有一个催化亚基和一个同cGMP结合的调节亚基。它作用的底物有: 组蛋白(H1, H2A, H4)、磷酸化酶激酶、糖原合成酶、丙酮酸激酶、激素敏感性脂肪酶和胆固醇脂水解酶等。