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酶聯受體

鎖定
酶聯受體enzyme linked receptor) [1]  一類是受體胞內結構域具有潛在酶活性,另一類是受體本身不具酶活性,而是受體胞內段與酶相聯繫。 [2]  都是一次跨膜的,形成同源或異源二聚體發揮作用,又稱催化受體(catalytic receptor)。
中文名
酶聯受體
外文名
enzyme linked receptor
又    稱
催化受體
所屬學科
生物學
所屬領域
細胞學
特    徵
自身是酶或與酶相聯的受體

酶聯受體基本概述

這一類受體轉導的信號通常與細胞的生長、繁殖、分化、生存有關 [3]  。酶聯受體也是跨膜蛋白,細胞內結構域常常具有某種酶的活性,故稱為酶聯受體。但並非所有的酶聯受體的細胞內結構域都具有酶活性,所以,按照受體的細胞內結構域是否具有酶活性將此類受體分為兩大類:缺少細胞內催化活性的酶聯受體和具有細胞內催化活性的受體。
酶聯受體對調控生長、繁殖、分化、生存的胞外信號分子的響應通常較為緩慢(在小時級別),它們發揮作用需要許多胞內轉導步驟,通常會引發基因表達的改變。但酶聯受體也能直接介導細胞骨架的迅速形變,改變細胞的形狀和移動方式。 [4]  酶聯受體至少包括5類:(1)受體酪氨酸激酶;(2)受體絲氨酸/蘇氨酸激酶;(3)受體酪氨酸磷酸酯酶;(4)受體鳥苷酸環化酶;(5)酪氨酸蛋白激酶聯受體。 [2] 

酶聯受體酪氨酸激酶

受體酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase,RTK) [3]  :又稱酪氨酸蛋白激酶受體,是細胞表面的一大類重要受體家族,迄今已鑑定有50餘種,包括7個亞族。所有RTK的N端位於細胞外,為配體結合域,C端位於胞內,具有酪氨酸激酶結構域和自磷酸化位點。它的細胞外配體是可溶性或膜結合的多肽或蛋白類激素,包括神經生長因子(NGF),血小板衍生生長因子(PDGF),成纖維細胞生長因子(FGF),上皮生長因子(EGF)等多種生長因子和胰島素胰島素樣生長因子等。RTKs的主要功能是控制細胞生長、分化而不是調控細胞中間代謝。當配體與受體結合,導致受體二聚化,激活受體的酪氨酸蛋白激酶活性,隨即引起一系列磷酸化級聯反應,終致細胞生理或基因表達的改變。二聚化是一次跨膜的酶聯受體被激活的普遍機制。 [2] 
RTK-Ras信號通路是這類受體所介導的重要信號通路,具有廣泛的功能,包括調解細胞的增值與分化,促進細胞存活,以及細胞代謝過程中的調節與校正作用。RTK-Ras信號通路的基本模式是:配體→RTK→接頭蛋白→GRF→Ras→Raf(MAPKKK)→MAPKK→MAPK→進入細胞核→其他激酶或基因調控蛋白(轉錄因子)的磷酸化修飾。

酶聯受體細胞因子

細胞因子是影響和調控多種類型細胞增殖、分化與成熟的活性因子,包括白介素干擾素集落刺激因子促紅細胞生成素和某些激素(如生長激素催乳素)等。細胞因子受體(cytokine receptor)與胞質酪氨酸激酶偶聯,受體本身沒有酶活性。這類受體單次跨膜,由兩條或多條肽鏈組成,具有相似的結構,激活相似的信號通路。受體的活化機制與RTK很類似,受體所介導的胞內信號通路也多與RTK介導的重疊。
與細胞因子受體相連的胞質酪氨酸激酶名為JAK(Janus kinase),一個受體可與4種已知的JAK(JAK1,JAK2,JAK3,Tyk2)中的一種或兩種結合。JAK能磷酸化並激活名為STAT(signal transducers and activators of transcription)的轉錄調節因子。STAT蛋白位於細胞質,只有被激活後才進入細胞核調控基因的轉錄,因此被稱為潛在的轉錄調節因子(latent transcription regulator)。STAT蛋白的N端具有SH2結構域核定位信號NLS),中間為DNA結合域,C端有一個保守的、對其活化至關重要的酪氨酸殘基
細胞因子受體介導的通路稱為JAK-STAT信號通路,基本步驟如下。首先,細胞因子的結合改變了受體的構象並導致二聚化,使各自結合的JAK相互靠近併發生交叉磷酸化,從而提高了它們的酪氨酸激酶結構域的活性。接着,活化的JAK磷酸化受體胞內段酪氨酸殘基,使其成為STAT的錨定位點。STAT通過SH2結構域與受體磷酸化的酪氨酸殘基結合後,JAK磷酸化STAT的C端酪氨酸殘基,導致STAT又從受體上解離下來。最後,兩個STAT各自的SH2結構域與對方的磷酸化的酪氨酸殘基結合,形成二聚體,從而暴露其NLS。二聚化的STAT進入細胞核調控相關基因的轉錄。 [2]  [5] 

酶聯受體受體激酶

TGFβ(transforming growth factor-β)是由多種動物細胞合成與分泌、以非活性形式儲存在細胞胞外基質中結構相關的信號分子超家族,TGFβ超家族是一類作用廣泛、具有多種功能的生長因子,對不同的細胞類型或處於不同狀態的同一細胞會引起不同的反應。TGFβ通過具有絲氨酸/蘇氨酸激酶結構域的受體絲氨酸/蘇氨酸激酶(receptorserine/threonine kinase)發揮作用。這種受體有type-I、type-II兩類直接參與信號傳遞,它們是結構相似同源二聚體
TGFβ-SMAD通路的基本步驟如下。首先,TGFβ促使type-I受體和type-II受體形成四聚複合體,使得type-II受體磷酸化並激活type-I受體。接着,type-I受體結合並磷酸化R-Smads(receptor-activated Smads,如Smad2、Smad3),磷酸化的R-Smads從受體上解離下來。最後,R-Smads與Smad4結合,它們進入細胞核調控相關基因的轉錄。 [2]  [5] 
參考資料
  • 1.    張豔馥.沙偉 酶聯受體的信號傳導途徑 [期刊論文] -生物學教學2008, 33(12)
  • 2.    翟中和,王喜忠,丁明孝.細胞生物學.北京:高等教育出版社,2011:159,176,180-182
  • 3.    孫慧婷.周懷君 酪氨酸激酶受體Tie的生物學功能 [期刊論文] -醫學綜述2010, 16(3)
  • 4.    Bruce Alberts, Karen Hopkin, Alexander Johnson, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter.Essential cell biology.New York:W.W. Norton & Company,2019:557
  • 5.    Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter.Molecular biology of the cell.New York:Garland Science,2014:863-866