神经生物学-受体-课件.ppt
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- 神经 生物学 受体 课件
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1、主要内容主要内容1 12 23 34 4受体的发现受体的发现受体的特性受体的特性受体的分类受体的分类膜受体信号转导的分子机理膜受体信号转导的分子机理5 5受体功能的调节受体功能的调节4 4受体与疾病受体与疾病一、受体的发现一、受体的发现 受体(受体(receptor):是突触后膜上的跨膜蛋白,胞外段朝向突触间隙,与特异性的递质结合后,会发生空间构想改变,从而行使功能,使信息从突触前神经元传递到突触后细胞。配基或配体配基或配体(ligand):能被受体识别并且特异结合的化学物质,称为配基。这些配基包括内源性的神经递质、调质、生长因子或激素以及外源性的某些化学物质如药物、毒素等。一、受体的发现一、
2、受体的发现Langley分别于1878年和1903年在研究阿托品和匹罗卡品对猫唾液腺,以及箭毒对骨骼肌的作用中发现,这些药物不是通过作用于神经、腺体或肌肉,而是通过作用于生物体内的某些“接受物质”(以后又有人称之为“作用点”)而起效的,并且认为药物必须先与之结合才能产生作用。Langley 受体的概念起源于20世纪初1910年又发现,肾上腺素对去交感神经的动物仍有作用,进一步证实了“接受物质”的存在。受体这一名称是1909年由Ehrlich首先提出,他以“受体”这个名词来表示生物原生质分子上的某些化学基团,并提出药物只有与“受体”结合才能发生作用。同时还指出,受体具有识别特异性药物(或配体,l
3、igand)的能力,药物-受体复合物可以引起生物效应等观点。1926年Clark以乙酰胆碱抑制心脏为例,计算了药物发生作用时药量所含的分子数及其面积,并与心肌总表面积进行比较,表明药物分子只能覆盖心肌面积的0.016%,从定量计算领域为受体学说提供了支持。1935年Dale根据植物神经末梢释放递质的不同,将传出神经分为两类,即肾上腺素能神经和胆碱能神经;受体也分为肾上腺素受体和乙酰胆碱受体。1948年Ahlquist提出了-和-两种肾上腺素受体亚型的概念。同年,Pawell及Slater合成了第一个-受体阻断剂二氯异丙肾上腺素(DCI),进一步确认了-肾上腺素受体的存在,支持了Ahlquist
4、的假说。一、受体的发现一、受体的发现1982年第一个经典的烟碱样乙酰胆碱受体(nAchR)基因被成功克隆。1983年Numa和同事成功地纯化并测定了AchR的一级结构。一、受体的发现一、受体的发现受体学说受体学说药物分子与受体结合的一般表达式如下药物分子与受体结合的一般表达式如下:EDRRDKK121、占领学说(occupation theory)占领学说分别由Clark和Gaddum于1926年和1937年提出,该学说认为:受体只有与药物结合才能被激活并产生效应,而效应的强度与占领受体的数量成正比,全部受体被占领时出现最大效应。1954年Ariens修正了占领学说。1956年Stephens
5、on认为,药物只占领小部分受体即可产生最大效应,未经占领的受体称为储备受体(spare receptor)。激动剂占领的受体必须达到一定阈值后才开始出现效应。当达到阈值后被占领的受体数目增多时,激动效应随之增强。阈值以下被占领的受体称为沉默受体(silent receptor)。二、受体的分类二、受体的分类2、速率学说(rate theory)1961年由Paton提出,速率学说认为,药物作用最重要的因素是药物分子与受体结合的速率。药物作用的效应与其占有受体的速率成正比,而与其占有的多少无关,效应的产生是一个新药分子和受体相碰时产生一定量的刺激,并传递到效应器的结果。3、二态模型学说(two
6、model theory)此学说认为受体的构象分活化状态(R*)和失活状态(R)。两态处于动态平衡,可相互转变。在不加药物时,受体系统处于无自发激活的状态。加入药物时则药物均可与R*和R两态受体结合,其选择性决定于亲和力。二、受体的分类二、受体的分类二、受体的分类二、受体的分类按药理效应分类按药理效应分类乙酰胆碱受体(AChR)肾上腺素受体(NAR)多巴胺受体(DAR)阿片受体(OPR)按受体跨膜信息转导机制分类按受体跨膜信息转导机制分类配体门控离子通道受体G蛋白偶联受体酪氨酸蛋白激酶受体(N-AChR,Glutamate-R,GABAA-R,Glycine-R,5-HT-R,P2X-R,et
7、c.)mGluR1-7,E-R and NE-R(1,2,1,2);m-AchR(m1-m5),Dopamine-R(D1-D5),GABAB-R and the receptors for all neuropeptidesEGF-R,IGF-1-R,PDGF-R,FGF-R,KGF-R二、受体的分类二、受体的分类按部位分类:按部位分类:膜表面受体膜表面受体细胞内受体细胞内受体离子通道受体核受体:甾体类激素的受体(雌激素,雄激素等)胞浆内受体:糖皮质激素受体(皮质酮,皮质 醇等);盐皮质激素受体(醛固酮等)G蛋白偶联受体单次跨膜受体阳离子通道:乙酰胆碱受体、谷氨酸受体阴离子通道:GABAA受
8、体、甘 氨酸受体三、三、受体的特性受体的特性 现在已知的受体都是蛋白质,其结合部的氨基酸残基形成一个特定的三级结构。这个特异的结构不但决定了受体能够与哪种配基相结合,而且决定了它们结合的牢固程度。因此,每种受体与配基结合时,都有严格的构型或构象要求。选择性(Selectivity)与相对选择性(Relative selectivity)受体的立体特异性是相对的,一种受体的结合部位可能与一类结构相似的配基相结合,而与每一种配基结合的强弱,则决定于受体与配基之间的亲和力。1 1、特异性(、特异性(Stereospecificity)目前公认有目前公认有3种阿片受体种阿片受体:mu,delta an
9、d kappa(m,d,k 或或 MOR,DOR,KOR)阿片受体的配基阿片受体的配基三、三、受体的特性受体的特性 受体在生物体内的数量是有限的,当配体到达一定浓度时,即使再增加,与受体的结合值也不再改变。三、受体的特性三、受体的特性2、饱和性饱和性(Saturability)例如,当胰岛素浓度很低时(对受体数目而言),肝细胞膜上的少数胰岛素受体与胰岛素结合,随着胰岛素浓度的提高,结合了配基的胰岛素受体数目增多,当胰岛素达到一定浓度时,全部受体与配基结合,胰岛素再增加,也无多余的受体可结合,这就是受体与配基的饱和性。竞争性抑制竞争性抑制:由于受体具有饱和性,所以当几种结构类似的化合物(例如A和
10、B)与同种受体结合时,会表现出竞争性抑制的现象。利用受体的这一特性,可测定递质的释放量,也可对受体进行分离纯化。A与与B:竞争性抑制竞争性抑制BCA A,B与与D:非竞争性抑制非竞争性抑制D三、受体的特性三、受体的特性 亲和力是指受体和配基之间的结合的能力。亲和力是指受体和配基之间的结合的能力。亲和力的大小通常以配基与受体结合的解离常数亲和力的大小通常以配基与受体结合的解离常数KD表示,指占据表示,指占据半数受体所需的配基浓度半数受体所需的配基浓度。例如对血管平滑肌的a1受体来说,去甲肾上腺素(Nor-epinephrine,NE),肾上腺素(Epinephrine,E)异丙肾上腺素(Isop
11、renaline,ISO)与a1受体的亲和力由高到低,其升压效果也是由高到低。三、受体的特性三、受体的特性3、受体和配基之间受体和配基之间具有一定的亲和力(具有一定的亲和力(Affinity)各种阿片受体对各种阿片类多肽的选择性各种阿片受体对各种阿片类多肽的选择性三、三、受体的特性受体的特性 内在活性内在活性:当配基与受体结合后表现出功能反应时,这类配基称为具有内在活性。激动剂激动剂(agonist):):亲和力大、内在活性也大的配基通常称为该种受体的激动剂。根据亲和力和内在活性的不同分为完全激动剂(如吗啡)和部分激动剂(如喷他佐辛)。拮抗剂拮抗剂(antagonist):):亲和力大、内在活
12、性低的配基称为拮抗剂,也叫受体阻断剂(receptor blocker)。三、三、受体的特性受体的特性 各种阿片受体的各种阿片受体的激动剂和拮抗剂激动剂和拮抗剂 阿片受体阿片受体 内源性配基内源性配基 激动剂激动剂 拮抗剂拮抗剂 mu(MOR)b-endorphin DAMG b-funaltrexamine 羟甲芬太尼 (b-FNA)delta(DOR)Enkephalin DPDPE naltrindole (ICI 174864)kappa(KOR)Dynorphin U50488H nor-binaltorphine (nor-BNI)三、受体的特性 受体与配基之间的结合多是由氢键、离
13、子键等非共价键维系的,所以受体与配基的结合一般说来是可逆的。内源性配基与受体的结合是短暂的,结合后迅速解离。在众多的外源性配基(如药物、毒品等)中,有一些配基与受体之间的结合非常牢固,结合后很难使之与受体解离。例如 a-银环蛇毒具有这种特性,在分析、检测和分离纯化乙酰胆碱N型受体中具有非常重要的作用。三、受体的特性三、受体的特性4、与配基结合的可逆性与配基结合的可逆性(Reversibility)受体种类繁多,又分为若干亚型,但是从理论上讲每种受体或受体亚型都应有其相对内源性配基。前已知的各种受体,许多已明确其内源性配基,但有些尚需进一步确定其内源性配基,而且受体的亚型不断确定,这方面的知识也
14、在不断地更新。三、受体的特性三、受体的特性5、多样性(、多样性(Diversity)四、膜受体信号转导的分子机理四、膜受体信号转导的分子机理(一)离子通道型受体及其信号转导(二)G蛋白偶联型受体及其信号转导 膜受体膜受体:细胞膜是细胞与外界信息交流的重要部位。细胞膜上的受体,与细胞接受信息、转递信息有关。膜受体是膜蛋白质,属于结合蛋白。为了转递细胞外界的信息,膜受体形成特异的分子结构,其蛋白质分子贯穿脂质双分子层,两端分别位于膜的两侧表面。四、膜受体信号转导的分子机理四、膜受体信号转导的分子机理 膜受体在膜脂质双分子层内的横向移动:膜脂质的溶点较低,在体温条件下脂质双分子层是液态的,膜蛋白质在
15、一定条件下可以在液态的脂质双分子层内横向移动。突触的可塑性研究中发现膜受体在LTP形成时有AMPA受体向突触部位集中的现象,而连续刺激后突触后膜的受体蛋白会出现由突触后膜向外(非突触后膜)扩散。膜受体与膜脂质结合得非常紧密,要使受体蛋白质从细胞膜上溶脱下来,往往要采用一类特殊的化学除垢剂,才能改变它们之间的分子作用力,使膜蛋白质脱离下来。四、膜受体信号转导的分子机理膜受体膜受体 根据其结构和根据其结构和功能,可分为三大类功能,可分为三大类(1)(1)信号转导系统中的受体信号转导系统中的受体(2)(2)与细胞粘连过程有关的受体与细胞粘连过程有关的受体(3)(3)结合配体并转递至胞内的受体摄取受体
16、和转运子结合配体并转递至胞内的受体摄取受体和转运子四、膜受体信号转导的分子机理四、膜受体信号转导的分子机理信号转导系统中的受体信号转导系统中的受体(7(7大类大类)(1)(1)G G蛋白耦联的受体蛋白耦联的受体(2)(2)配体门控的离子通道配体门控的离子通道(3)(3)鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶受体(4(4)细胞因子受体细胞因子受体(5)酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶受体(6)丝氨酸丝氨酸/苏氨酸激酶受体苏氨酸激酶受体(7)酪氨酸蛋白磷酸酶受体酪氨酸蛋白磷酸酶受体这类受体包括N型乙酰胆碱受体、GABA受体和甘氨酸受体等,都有数个跨膜片段,受体的5个亚基围绕同一中心形成离子通道。图示N型乙酰胆碱受体
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