G 蛋白偶聯受體以及 G 蛋白的運作機制是用什麼方法發現的？

「美國科學家羅伯特·萊夫科維茨和布萊恩·科比爾卡是師徒關係。現年69歲的萊夫科維茨從1968年便開始利用放射性碘來尋找細胞接受信號的物質。」其發現受體作用機理的具體過程是怎麼樣的？

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我們把G蛋白偶聯受體及其信號轉導的過程分解一下：

1.激素和7TM結合，後者誘導GDP-GαGβγ中Gα脫離與GTP結合，所形成的Gα-GTP激活AC，PLC，離子通道等可產生第二信使的物質

2.第二信使的濃度變化產生生物學效應

按我的理解，題主可能想問過程1的發現。

這確實是LZ說的Lefkowitz帶頭做的，過程大概是這樣的，我認為最重要的工作在第3步：

1.

問題：

激素使AC產生生物學效應，但激素是直接作用於AC嗎

工作：

Lefkowitz用同位素碘標記了ACTH，證明ACTH在膜上結合，即可能有膜上所謂Recepter存在

Effects of Calcium on ACTH Stimulation of the Adrenal: Separation of Hormone Binding from Adenyl Cyclase Activation

2.

問題：

他們要證明所說的Recepter是這樣一種蛋白：激素作用於受體後激活AC

工作：

(1).首先要純化受體，這裡是β2腎上腺素能受體

Affinity chromatography of the beta-adrenergic receptor.

(2).證明了因一定缺陷的無此受體的細胞加入這些受體以後，能與腎上腺素作用，而產生等價於無缺陷的有受體的細胞與腎上腺素作用導致的相同的效應。

Pure β-adrenergic receptor: the single polypeptide confers catecholamine responsiveness to adenylate cyclase

3.（我認為非常重要）

問題：

這些Recepter有什麼特徵？即題主所說「作用機理」是什麼？

工作：

(1)

他們確認了Recepter,AC,G蛋白間的"Ternary Complex Model"，具體過程我會在考試周結束後找時間補上，至此，我們才終於可以稱它為G蛋白偶聯受體，前述的過程1才被真正闡明

A ternary complex model explains the agonist-specific binding properties of the adenylate cyclase-coupled beta-adrenergic receptor.

(2)

用Hopp-Woods法(可能已經淘汰了吧)，發現了rhodopsin和βAR的同源性，它們都跨膜7次，引起了大家對7TM的興趣，最後導致了GPCRs家族的發現

Analysis of the amino-acid sequence predicted for the βAR indicates significant amino-acid homology with bovine rhodopsin and suggests that, like rhodopsin7, βAR possesses multiple membrane-spanning regions.

Cloning of the gene and cDNA for mammalian β-adrenergic receptor and homology with rhodopsin

周四要考解剖了，未完待續……

未完待續……未完待續……未完待續……未完待續……未完待續……

希望自己還能活著回來……

這種諾獎工作國內外會有很多文章寫一下的，隨手CNKI或者Google就能找到一些能看的東西，我只是用自己的思路寫一下。

也可以看看

G蛋白偶聯受體的探索之路

JCI -Introduction of Robert J. Lefkowitz

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11.1已更

不請自來。。。

老實說，題主提問的方式讓我有點困惑，大題目是問G蛋白偶聯受體的運作機制是用什麼方法發現的？描述說的是尋找細胞接受信號的物質。」其發現受體作用機理的具體過程是怎麼樣的？

前者是G蛋白偶聯的受體，即胞內的第二信使，後者是說細胞接受信號的物質，即G蛋白本身，最後提出受體作用機理究竟指的是G蛋白還是它所偶聯的受體呢？

那我冒昧按大題目來講講我所知道的內容：

G蛋白偶聯的受體的作用機理是用那些途徑發現或者證實的：（11.1修改：發現答案對兩者都有所涉及，也呼應了題主修改後的題目）

，G蛋白偶聯的有離子通道和受體，簡單說下。

1、根據I.B.萊維坦和L.K.卡茨馬克的THE NEURON CELL AND MOLECULAR BIOLOGY一書中提到

（原諒我吧，實在不好打出來，只好上圖了。）

要熄燈了，明天接著答。。。。

（11.1繼續答題）

總結一下上圖

1、現象

乙醯膽鹼——毒蕈鹼受體——內向整流鉀電流增加

（涉及實驗：1921年奧地利藥理學家Otto Loewi實驗，具體過程略，證明刺激迷走神經後釋放的化學物質導致心率減慢。後證明是乙醯膽鹼。實驗意義：這個實驗是通道調製的第一個和最為徹底的闡明了的例子。）

2、進一步實驗

解釋：

a.全細胞記錄中：只有把GTP/GTP類似物加入到電極時，才能刺激激活鉀電流——提示G蛋白在這裡發揮了作用。（如圖a）

b.GTP激活了分離膜片上的通道。(如圖b)

c.百日咳毒素（抑制G蛋白活性）預先處理——記錄不到毒蕈鹼型激動劑激活的鉀電流。

綜上三個實驗從不同層面證明了離子通道與G蛋白的相關性。

3、再進一步

結合第一張圖11-5

GTP類似物預處理激活的純化G蛋白——KACh通道的分離膜片的胞漿側表面——激活通道——證實G蛋白直接/間接與離子通道發生作用。

進一步實驗，把分離的α亞單位或者βγ複合物應用於膜片內側面，發現後者能調節通道活性。這是第一次有跡象顯示βγ複合物（以及α亞單位）能直接影響效應器系統。

這下，我們就能肯定G蛋白對於離子通道的調控作用了。

接下來再說G蛋白偶聯的受體：

解釋：

鑒定由第二信使介導的離子通道特性的改變——細胞貼附式膜片鉗技術。

簡單來說 就是排除了某些直接偶聯離子通道受體的影響，證明膜片內離子通道的信息連接的唯一途徑是通過細胞內一些可擴散的信使。（特點：無需假定涉及第二信使的身份。）

以上便是我在學習中知道的，具體涉及到的不同種類的第二信使介導的各個通路並未查到。有興趣的話，之後可以繼續討論。

一些重要的通路：

1、cAMP

2、cGMP

3、膜磷脂更新（涉及三個第二信使：IP3 DAG 花生四烯酸）

補充：不過可以簡單說一下，Ras/Raf/MEK/ERK通路（不是G蛋白途徑，是小G蛋白途徑）發現與證實可以利用PC12細胞，即向細胞注射涉及到可能影響通路的物質或mRNA，觀察細胞生長狀況。（此通路影響神經細胞生長，現象易觀察。）僅供參考

最後申明：

1、本答案來自本人讀書總結，可能有不足甚至錯誤的地方，請指正，勿噴。

2、書上知識更新相對慢，落後於最新知識。

3、歡迎繼續討論

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