與脂溶性的化學(xué)信號(hào)不同，親水性信號(hào)分子(所有的肽類(lèi)激素、神經(jīng)遞質(zhì)和各種細(xì)胞因子等)均不能進(jìn)入細(xì)胞。它們的受體位于細(xì)胞表面。這些受體與信號(hào)分子結(jié)合后，可以誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)發(fā)生一系列生物化學(xué)變化，從而使細(xì)胞的功能如生長(zhǎng)、分化及細(xì)胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的分布等發(fā)生改變，以適應(yīng)微環(huán)境的變化和機(jī)體整體需要。這一過(guò)程可以稱(chēng)之為跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。在這一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中，信號(hào)分子不進(jìn)入細(xì)胞。雖然有些信號(hào)分子與受體結(jié)合后可以發(fā)生內(nèi)化(internalization)，但這不是主要的作用方式。這種位于膜表面的受體所介導(dǎo)的信號(hào)傳遞主要表現(xiàn)為，各種參與信號(hào)傳遞的信號(hào)分子的構(gòu)象、濃度或分布發(fā)生變化，各種信號(hào)分子之間發(fā)生相互識(shí)別和相互作用。
一、膜受體的分類(lèi)
隨著越來(lái)越多的膜表面受體被純化，其結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的方式逐步得以闡明。目前，按照受體的結(jié)構(gòu)及其作用方式可將其分為三大類(lèi)。這三大類(lèi)受體在配體種類(lèi)、受體的一般結(jié)構(gòu)和功能及細(xì)胞對(duì)之發(fā)生反應(yīng)的方式上有所不同，見(jiàn)表21－2。
Table 21－2 Classification of Membrane Receptors:Characteristics of Three Groups of Receptors
| Characteristics | Ion Channel
Receptors |
G-Protein-Linked
receptors |
Recetpors with a Single
Transmembrane Domain |
| Endogenous ligands | Neurotransmitter | Neurotransmitter | Growth factor hormone |
| Hormone | Cytokine | ||
| Auloacoid | |||
| Chemotactic factor | |||
| Exogenous stimulant | |||
| Structure | Oligomer with a pore | Probably monomer | Monomer of oligoner |
| with (±)catalytic | |||
| domain | |||
| Number of transmem | Four per subunit | Seven | One per subunit |
| bane segments | |||
| Function | Ion channel | Activation of G proteins | Tyrosine kinase |
| Giuanylate cyclase(?) | |||
| Cellular responses | Depolarization or | Depolarization or | Regulation of function |
| hyperpolarization | hyperpolarization | and expression of | |
| Regulation of function | proteins | ||
| and expression of | Proliferation or | ||
| proteins | differentiation |
二、膜受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)理
(一)離子通道型受體及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)
離子通道型受體是一類(lèi)自身為離子通道的受體。這種離子通道與受電位控制的離子通道及受化學(xué)修飾調(diào)控的離子通道不同，它們的開(kāi)放或關(guān)閉直接受配體的控制，其配體主要為神經(jīng)遞質(zhì)。
圖21－8 乙酰膽堿受體的結(jié)構(gòu)模式圖
圖21－8顯示了作為離子通道受體的典型代表－乙酰膽堿受體的結(jié)構(gòu)模式。乙酰膽堿受體是由5個(gè)同源性很高的亞基構(gòu)成，包括2個(gè)α亞基，1個(gè)β亞基，1個(gè)γ亞基的和1個(gè)δ亞基。每一個(gè)亞基都是一個(gè)四次跨膜蛋白，分子量約60kd，約由500個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。推測(cè)跨膜部分為四條α螺旋結(jié)構(gòu)，其中一條α螺旋含較多的極性氨基酸，就是由于這個(gè)親水區(qū)的存在，使五個(gè)亞基共同在膜中形成一個(gè)親水性的通道。乙酰膽堿的結(jié)合部位位于α亞基上。
乙酰膽堿受體可以以三種構(gòu)象存在(圖21-9)。兩分子乙酰膽堿的結(jié)合可以使之處于通道開(kāi)放構(gòu)象，但即使有乙酰膽堿的結(jié)合，該受體處于通道開(kāi)放構(gòu)象狀態(tài)的時(shí)限仍十分短暫，在幾十毫微秒內(nèi)又回到關(guān)閉狀態(tài)。然后乙酰膽堿與之解離，受體則恢復(fù)到初始狀態(tài)，做好重新接受配體的準(zhǔn)備。醫(yī)學(xué)全在.線(xiàn)m.gydjdsj.org.cn
圖21－9 乙酰膽堿受體的三種構(gòu)象示意圖
離子通道受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的最終作用是導(dǎo)致了細(xì)胞膜電位的改變，可以認(rèn)為，離子通道受體是通過(guò)將化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)而影響細(xì)胞的功能的。
離子通道型受體可以是陽(yáng)離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體，也可以是陰離子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受體。
