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《复旦大学》 2003年
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G蛋白偶联受体对GRK功能调控的研究

李家立  
【摘要】: G蛋白偶联受体(GPCR)是一类重要的细胞表面受体。GPCR的细胞内信号主要由G蛋白介导。激动剂的持续存在能引起GPCR的失敏,而激动剂诱导的GPCR磷酸化和内吞等是GPCR介导信号的负调控的主要机制。G蛋白偶联受体激酶 (GRK)是催化激动剂诱导的GPCR磷酸化以及启动GPCR脱敏的关键激酶。已发现七种GRK(GRK1-7),其中GRK2和GRK3主要分布在细胞浆,GRK的功能受GPCR和G蛋白等多种因素的严格调控。已知GRK2和GRK3只有与G蛋白((亚单位结合后才能向细胞膜转位,而且GRK只有与激活的GPCR结合以后,才能被激活并产生催化活性。现有的GRK功能调控假说认为:激动剂激活GPCR后导致游离的G((二聚体释放,随后GRK与锚定在细胞膜上的G((亚单位结合使GRK转位至细胞膜并磷酸化GPCR。但这一假说尚未得到体内实验证实,GRK向细胞膜转位和催化受体磷酸化的具体机制也不清楚。本研究在人胚胎肾细胞系(HEK293)中以(-阿片受体(DOR)为模型探讨了GPCR对GRK功能的调控机制,主要研究了激动剂诱导的GRK与G蛋白偶联受体和GRK与G((的相互作用及其对GRK细胞膜转位和GRK功能的影响。 本研究结果表明:(1)激动剂激活野生型DOR能诱导GRK2和受体的结合,使GRK2由细胞浆转位至细胞膜并催化DOR发生磷酸化。而在表达DOR羧基末端缺失突变体(31(不含有GRK磷酸化位点)的细胞中,激动剂的刺激不仅不能引起受体发生磷酸化,也不能诱导GRK2和受体的结合以及GRK2向细胞膜转位。这一结果证明,DOR的羧基末端是决定GRK2与受体结合的关键区域,并提示GPCR与GRK的结合是激动剂诱导GRK向细胞膜转位的必要条件。(2)进一步的实验结果显示,将DOR羧基末端GRK磷酸化位点邻近的酸性氨基酸突变为中性氨基酸(E355Q/D364N)后,激动剂刺激不能诱导其与GRK2的结合,并且也不能引起GRK2向细胞膜转位及使受体发生磷酸化。而所有三个GRK磷酸化位点都突变的DOR(M3)尽管不能发生磷酸化,但在激动剂刺激后能够与GRK2结合,并诱导GRK2向细胞膜转位。这些结果证明DOR的GRK磷酸化位点在GRK2与受体结合中不起重要作用,而其邻近的酸性氨基酸残基是受体结合GRK的关键位点。(3)实验结果显示,在激动剂刺激后,受体免疫复合物中不仅含有GRK,而且可检测出G(。G((亚基在受体复合体中的存在取决于受体与GRK的相互作用。共表达G((亚单位能促进激动剂诱导的GRK2和受体的结合以及GRK2向细胞膜转位。而共表达能够竞争结合G((亚单位的G(t或GRK2羧基末端能够完全抑制激动剂诱导的受体和GRK2的结合以及GRK2向细胞膜转位。这些结果证明激动剂刺激能诱导DOR-GRK2-G((复合体形成,并且这种复合体的形成是激动剂诱导的GRK2向细胞膜转位及GRK发挥功能的一个关键环节。 WP=5 上述研究结果表明,G蛋白偶联受体不仅仅是GRK的底物,而且还是调控GRK功能的一个重要的因素。激动剂诱导的GPCR与GRK的结合是GRK向细胞膜转位的必要条件之一;激动剂能够诱导GPCR、GRK、G((在细胞膜上形成复合体,这种GPCR-GRK-G((复合体的形成是GRK向细胞膜转位及发挥催化功能的必要条件。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:Q51

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