信号转导

信号转导是将受体检测到的信号转化为细胞内分子事件链，从而产生细胞反应的化学过程。

Definition

信号转导是指受体激活通过转导蛋白和效应蛋白（通常通过构象变化、GTP水解和蛋白质磷酸化）传递，从而产生细胞内反应的过程。

Scope

本主题涵盖信号通路结构、主要受体类别（包括G蛋白偶联受体和受体酪氨酸激酶）、G蛋白作为分子开关的作用、磷酸化级联以及信号终止和重置的机制。

Core questions

• G蛋白偶联受体如何跨膜传递信号？
• G蛋白如何充当分子开关？
• 受体酪氨酸激酶如何启动信号传导？
• 什么会终止信号级联？

Key theories

G蛋白作为分子开关

吉尔曼及其同事证实，GTP结合蛋白在活性GTP结合状态和非活性GDP结合状态之间切换，将信号从受体转导至效应器，并通过内在的GTP水解作用关闭。

Mechanisms

配体结合改变受体的构象；G蛋白偶联受体催化G蛋白上的GDP-GTP交换，其活化的亚基调节效应酶，直到GTP水解回GDP。受体酪氨酸激酶则二聚化并自磷酸化，形成组装信号复合物并启动磷酸化级联的停靠位点。每个步骤都可以放大信号，而GTP水解、磷酸酶和受体脱敏使系统恢复到静息状态。

Clinical relevance

信号转导阐明了化学生物学中至关重要的分子开关和识别机制，并为设计分子探针提供了概念基础。本论述是机制性的，不提供处方建议。

History

罗德贝尔（Rodbell）提出了受体-转导器-效应器的逻辑；吉尔曼（Gilman）鉴定并表征了G蛋白；后来的研究，包括莱夫科维茨（Lefkowitz）关于受体结构和调节的工作，详细阐述了这些受体如何被激活和脱敏。

Key figures

• Alfred Gilman
• Martin Rodbell
• Robert Lefkowitz

Seminal works

• gilman1987
• nelson2021

Frequently asked questions

什么是G蛋白？

G蛋白是一种GTP结合蛋白，充当分子开关，当与GTP结合时处于活性状态，当它将GTP水解为GDP时则处于非活性状态，从而将信号从受体传递到下游效应器。

受体酪氨酸激酶与G蛋白偶联受体有何不同？

受体酪氨酸激酶具有内在的酶活性，通过二聚化和酪氨酸磷酸化来传递信号，而G蛋白偶联受体则通过激活单独的G蛋白间接传递信号。