膜受體介導的信號轉導

  與脂溶性的化學信號不同，親水性信號分子(所有的肽類激素、神經遞質和各種細胞因子等)均不能進入細胞。它們的受體位于細胞表面。這些受體與信號分子結合后，可以誘導細胞內發生一系列生物化學變化，從而使細胞的功能如生長、分化及細胞內化學物質的分布等發生改變，以適應微環境的變化和機體整體需要。這一過程可以稱之為跨膜信號轉導。在這一信號轉導過程中，信號分子不進入細胞。雖然有些信號分子與受體結合后可以發生內化(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的信號傳遞主要表現為，各種參與信號傳遞的信號分子的構象、濃度或分布發生變化，各種信號分子之間發生相互識別和相互作用。

　　一、膜受體的分類

　　隨著越來越多的膜表面受體被純化，其結構及轉導信號的方式逐步得以闡明。目前，按照受體的結構及其作用方式可將其分為三大類。這三大類受體在配體種類、受體的一般結構和功能及細胞對之發生反應的方式上有所不同，見表21－2。

Table 21－2　Classification of Membrane Receptors:Characteristics of Three Groups of Receptors

　　二、膜受體信號轉導的分子機理

　　(一)離子通道型受體及其信號轉導

　　離子通道型受體是一類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修飾調控的離子通道不同，它們的開放或關閉直接受配體的控制，其配體主要為神經遞質。

  圖21－8　乙酰膽堿受體的結構模式圖

  圖21－8顯示了作為離子通道受體的典型代表－乙酰膽堿受體的結構模式。乙酰膽堿受體是由5個同源性很高的亞基構成，包括2個α亞基，1個β亞基，1個γ亞基的和1個δ亞基。每一個亞基都是一個四次跨膜蛋白，分子量約60kd，約由500個氨基酸殘基構成。推測跨膜部分為四條α螺旋結構，其中一條α螺旋含較多的極性氨基酸，就是由于這個親水區的存在，使五個亞基共同在膜中形成一個親水性的通道。乙酰膽堿的結合部位位于α亞基上。

　　乙酰膽堿受體可以以三種構象存在(圖21-9)。兩分子乙酰膽堿的結合可以使之處于通道開放構象，但即使有乙酰膽堿的結合，該受體處于通道開放構象狀態的時限仍十分短暫，在幾十毫微秒內又回到關閉狀態。然后乙酰膽堿與之解離，受體則恢復到初始狀態，做好重新接受配體的準備。

　　離子通道受體信號轉導的最終作用是導致了細胞膜電位的改變，可以認為，離子通道受體是通過將化學信號轉變成為電信號而影響細胞的功能的。

　　離子通道型受體可以是陽離子通道，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。