以DAG作为信使的G蛋白偶联受体介导的信号通路

谭啸

摘要：在大多数哺乳动物细胞中，G蛋白偶联受体介导的信号通路遵循着G蛋白解离活化又静息的普遍机制，这是真核细胞应答激素反应的主要机制之一。而通过G蛋白偶联受体介导的一条信号通路是磷脂酰肌醇信号通路，其信号转导是通过效应酶磷脂酶C完成的。当胞外信号被膜受体接受后，产生胞内信使，激活DAG-PKC途径，实现细胞对外界信号的应答。

关键词：DAG;G蛋白偶联受体;信号通路

1 G蛋白偶联受体的结构和激活

G蛋白位于细胞质膜内胞浆一侧，由Gα、Gβ、Gr三个亚基组成。其中Gα亚基是分子开关蛋白，自身具有GTPase活性。当配体与受体结合时，G蛋白发生解离，GDP与GTP发生交换.此时游离的Gα-GTP是开启的活化状态，然后游离的Gα-GTP结合并激活效应器蛋白，从而传递信号;当Gα-GTP水解形成Gα-GDP时又会成为关闭的失活状态。信号传递终止并导致三聚体G蛋白进行重新装配，使系统恢复进入静息状态[1]。

G蛋白偶联受体由7个疏水肽段形成的跨膜α螺旋区，其中N端位于细胞外侧，C端位于细胞胞质侧。GPCR家族包括许多对蛋白或肽类激素、神经递质、局部介质等配体识别与结合的受体，以及哺乳动物嗅觉、味觉受体和视觉的光激活受体[2]。尽管与GPCR相互作用的信号分子各不相同，受体的氨基酸序列也有着千差万别。但对GPCR的研究结果表明，所有真核生物从单细胞酵母到人类都具有相似的7次跨膜结构[3]。

2 DAG-PKC信号通路

2.1 DAG-PKC的生成与转导

DAG是亲脂分子，结合在质膜上。DAG可以活化与质膜结合的PKC。PKC有两个功能区，一个是疏水的膜结合区，另一个是亲水的催化活性中心。在静息细胞中，非活性的PKC分布在细胞质中，当细胞受到外界信号刺激时，PIP2水解，细胞质膜上的DAG瞬间积累。由于细胞质中的Ca2+浓度升高，导致细胞质基质中PKC与Ca2+结合并转位到细胞质膜的内表面，从而被DAG活化，进而使不同类型细胞中不同底物蛋白的丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化[4]。

2.2 PKC的作用

磷脂酰丝氨酸和钙离子依赖性的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶是PKC，PKC的作用底物有很多，参与了很多生理过程。细胞的“短期生理效应”如肌肉收缩、细胞分泌等。细胞的“长期生理效应”如细胞增殖、分化等。在许多细胞中，PKC的活化可以增强特殊基因的转录[5]。现在人们已知的至少有两条途径：一条途径是PKC激活一系列的磷酸化级联反应，导致MAP激酶的磷酸化，磷酸化的MAP激酶活化基因调控蛋白Elk-1。Elk-1与另一种DNA结合蛋白——血清应答因子（SRF）共同结合在短的DNA调控序列（血清应答元件，SRE ）上。Elk-1的磷酸化和活化即可调节基因转录;另一条途径是PKC的活化导致I-κB磷酸化，使基因调控蛋白NF-κB与I-κB解离并进入细胞核，与相应的基因调控序列结合激活基因转录。

2.3 PKC长期效应的维持

PIP2水解形成的DAG只是暂时性产物，DAG信使作用的终止有两条途径：一是DAG被DAG激酶磷酸化形成磷脂酸，再进入到磷脂酰肌醇代谢途径。二是DAG被DAG脂酶水解生成单酰甘油。由于DAG的代谢周期短，所以无法长期维持PKC的活性，而细胞的增殖或分化又要求PKC可以长期产生效应。最近人们发现了另一种DAG生成途径：由磷脂酶来催化细胞质膜上的磷脂酰胆碱断裂，断裂后产生DAG被用来维持PKC的长期效應[6]。

参考文献：

[1]瞿中和，王喜忠， 丁名孝.细胞生物学[J].2011（6）：172-175.

[2]Pierce K L， Premont R T， Lefkowitz R J. Seven-transmembrane receptors. Nat Rev Mol Cell Biol 2002， 3： 639-652.

[3]Hamm H E. How activated receptors couple to G-proteins. Proc Natl Acad Sci USA， 2001， 98： 4 819-4 821.

[4]Souza Bomfim Guilherme H.; Mitaishvili Erna; Aguiar Talita Ferreira; Lacruz Rodrigo S. Mibefra-dil alters intracellular calcium concentration by activation of phospholipase C and IP3 receptor functi-on[J].Molecular BiomedicineVolume 2， Issue 1. 2021.

[5]Atsushi Miyamoto， Hideyo Ohshika Molecular diversity and double regulatory mechanism of activation of phospholipase C in rat brain[J]  Neuropeptides， 2019， 75

[6]Youn Ri Lee， Chang-Kwon Lee， Hyo-Jun Park et al. c-Jun N-terminal Kinase Contributes to Norepinephrine-Induced Contraction Through Phosphorylation of Caldesmon in Rat Aortic Smooth Muscle[J] PLoS ONE， 2017， 8（10）