1、受体学概论受体学概论内容概述：v受体学研究历史v受体学的基本概念v受体动力学v受体学研究的方法v辣椒素受体研究进展受体研究的形成与发展受体研究的形成与发展 19051905年，年，“receptive substance”receptive substance”（Langley)Langley)19081908年，提出年，提出“receptor”receptor”，“锁和钥匙锁和钥匙”（Ehrlich)19331933年，年，“占领学说占领学说”（Clark)Clark)19541954年，年，“内在活性内在活性”（AriensAriens)19721972年，年，“第二信使第二信使”学说（学
2、说（Sutherland)Sutherland)放射性核素标记技术放射性核素标记技术分离、提纯、克隆受体蛋白分离、提纯、克隆受体蛋白“Receptorology”受体学内容：内容：受体的分子结构、作用原理、信号转导机制、受体的分子结构、作用原理、信号转导机制、理化特性、立体构象、受体亚型、分布等。理化特性、立体构象、受体亚型、分布等。意义：意义：阐明生命现象的生理过程、疾病病因阐明生命现象的生理过程、疾病病因 阐明药物的作用机制阐明药物的作用机制 指导临床用药指导临床用药 寻找药物新靶点寻找药物新靶点内源性配体内源性配体信息放大系统生理、药理学反应受体受体功能蛋白,细胞膜或细胞内可识别微量化学
3、物质介导细胞信号传导Receptor 药物药物 存在于细胞中对生物活性物质具存在于细胞中对生物活性物质具有识别及选择性结合能力，通过有识别及选择性结合能力，通过一系列中介机制引起特异性效应一系列中介机制引起特异性效应的生物大分子物质。的生物大分子物质。配体配体 Ligand 能与受体特异性结合的生物活性物质。能与受体特异性结合的生物活性物质。外源性外源性 药物药物内源性内源性 神经递质、调质神经递质、调质 激素激素 免疫或炎症活性物质免疫或炎症活性物质 细胞因子细胞因子 受体配体结合的化学本质受体配体结合的化学本质共价键共价键离子键离子键氢键氢键静电引力静电引力范德华力范德华力高特异性高特异性
4、（Specificity）高亲和力高亲和力(Affinity)：1pmol-1nmol/L浓度配体即可浓度配体即可引起效应引起效应饱和性饱和性(Saturable):受体数量有限受体数量有限可逆性可逆性(Reversible)：可解离；可置换可解离；可置换可调节性可调节性（Regulability):受体的特性受体的特性 受体类型受体类型(Receptor classes)1.G-protein-coupled receptorG 蛋白耦联受体蛋白耦联受体2.ion channel receptor离子通道型受体离子通道型受体3.Receptor tyrosine kinase，RTK 受体酪
5、氨酸激酶受体酪氨酸激酶4.Nuclear receptor核受体核受体1.G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体 (G protein-coupled receptor)最大的膜受体家族最大的膜受体家族内源性配体：神经递质（去甲、多巴胺、内源性配体：神经递质（去甲、多巴胺、5-5-羟色胺）羟色胺）激素（血管紧张素激素（血管紧张素、内皮素、内皮素-1-1）细胞因子（细胞因子（TNF-TNF-、PGPG）1.G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体肽链，肽链，7 7个个-螺旋反复穿过细胞膜螺旋反复穿过细胞膜氨基酸组成不同导致配体特异性氨基酸组成不同导致配体特异性细胞内部分有细胞内部分有GPGP结合区结合区G-蛋白蛋白(
6、鸟苷酸结合调节蛋白鸟苷酸结合调节蛋白)：细胞膜内侧，细胞膜内侧，、亚单位组成亚单位组成G蛋白的分类 Gs：激活：激活AC cAMP Gi：抑制抑制AC cAMP Gq：PLCIP3、DGGo：开启钾通道、抑制钙通道：开启钾通道、抑制钙通道Gt：关闭钠通道：关闭钠通道G蛋白耦联受体跨膜信号转导Second messengerG protein effectorProtein kinase1.1.受体受体-G-G蛋白蛋白-腺苷环化酶腺苷环化酶 (AC)(AC)途径途径2.2.受体受体-G-G蛋白蛋白-磷脂酶磷脂酶C(PLC)C(PLC)途径途径2.离子通道型受体离子通道型受体（Ligand-Gat
7、ed Channels）内源性配体配体：Ach、GABA、兴奋性氨基、兴奋性氨基酸（甘氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸）酸（甘氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸）效应特点：介导可兴奋信息的效应特点：介导可兴奋信息的快速快速传递传递4-5个亚单位个亚单位（肽链）组成，（肽链）组成，反复反复4次穿过次穿过细胞膜细胞膜受体活化受体活化 离子通道开放离子通道开放 膜去极化膜去极化或超极化或超极化3.受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶（Receptor tyrosine kinase）配体配体：胰岛素、上皮生长因子、血小板：胰岛素、上皮生长因子、血小板生长因子、淋巴因子生长因子、淋巴因子配体与细胞外段结合配体与细胞外段结合 构
8、型改变构型改变酪氨酸激酶活化酪氨酸激酶活化 DNA、RNA合成加速合成加速 蛋白合成加速蛋白合成加速细胞生长分化细胞生长分化4.核受体核受体（Nuclear Receptor）配体依赖性配体依赖性转录因子转录因子超家族超家族与基因表达调控相关与基因表达调控相关配体配体 皮质激素、性激素、甲状腺激素、皮质激素、性激素、甲状腺激素、Vit.D、PPARA/BA/BCDENH2COOHAF-1AF-2NLSDBDLBD图图1 核核受受体体结结构构模模式式图图DBD：DNA 结结合合结结构构域域;LBD：配配体体结结合合结结构构域域;NLS：核核定定位位信信号号肽肽Fig.1 Diagram of n
9、uclear receptor constructionDBD:DNA binding domain;LBD:Ligandbinding domain;NLS:Nucleus localization sequenceEffect孤儿受体Orphan receptor分子克隆技术发展，发现多种受体的同源体序列已知，而配体未知，功能未明的蛋白受体。孤儿受体可能成为新的药物作用靶点1993 阿片受体样受体（ORLI)1995 孤腓肽:痛觉过敏、痛觉过敏、刺激摄食、诱发焦虑，参与刺激摄食、诱发焦虑，参与记忆和中枢信息加工记忆和中枢信息加工 传统药理学传统药理学 疾病药效学分子机制疾病药效学分子机制
10、从整体水平出发，药效学为观察指标从整体水平出发，药效学为观察指标 盲目性，开发新药效率低盲目性，开发新药效率低 适于探讨已知药物的机制适于探讨已知药物的机制 反向药理学反向药理学Reverse pharmacologyReverse pharmacology 分子靶点筛选药物药效学分子靶点筛选药物药效学 从分子水平出发，以药物的分子作用机制出发从分子水平出发，以药物的分子作用机制出发 针对性，高通量筛选针对性，高通量筛选 适于寻找新的药物和靶点适于寻找新的药物和靶点跨膜信号传递Transmembrane signaling 细胞内信使细胞内信使第一信使第一信使：激素、神经递质、细胞因子等胞外信
11、使物质，：激素、神经递质、细胞因子等胞外信使物质，与膜受体结合。与膜受体结合。第二信使第二信使：第一信使作用受体后刺激胞质产生信息分子，中介物第一信使作用受体后刺激胞质产生信息分子，中介物:环核苷酸类（环核苷酸类（cAMP、cGMP)膜磷脂代谢产物（膜磷脂代谢产物（IP3、DG)、Ca2第三信使第三信使：负责：负责细胞核内外信息传递细胞核内外信息传递的物质，如转录因子的物质，如转录因子多种胞外信号可能共用有限的胞内信使物质和多种胞外信号可能共用有限的胞内信使物质和效应体系效应体系一种受体可能与多种效应器耦联一种受体可能与多种效应器耦联不同受体可能影响同一效应器不同受体可能影响同一效应器受体动力
12、学受体动力学受体配体相互作用的规律受体配体相互作用的规律“Occupation theory”“Occupation theory”占领学说（占领学说（ClarkClark）“Induced fit theory”Induced fit theory”诱导契合学说（诱导契合学说（KoshlandKoshland)“Rate theory”“Rate theory”速率学说（速率学说（PatonPaton）“Two-state model theory”Two-state model theory”二态模型学说（二态模型学说（ChangeuxChangeux)占领学说占领学说“Occupatio
13、n theory”受体与配体受体与配体可逆性可逆性结合，药理效应与被占领的受结合，药理效应与被占领的受体数量成正比。体数量成正比。（Clark,1933)修正：修正：配体激动受体不仅需要亲和力，还需要配体激动受体不仅需要亲和力，还需要“内在活性内在活性”。（Ariens，1954）药物占领部分受体就可产生最大效应，未占领的称为药物占领部分受体就可产生最大效应，未占领的称为“储备受体储备受体”。占领的受体必须达到一定阈值才开始。占领的受体必须达到一定阈值才开始出现效应，阈值以下被占领的受体称为出现效应，阈值以下被占领的受体称为“沉默受体沉默受体”。(Stephenson,1956)R+L RL
14、EK1K2“占领学说占领学说”的意义：的意义：受体动力学参数的研究与计算的理论受体动力学参数的研究与计算的理论 根据。根据。放射性配体受体结合实验的理论基础。放射性配体受体结合实验的理论基础。受体动力学参数受体动力学参数受体结合量与效应的关系：受体结合量与效应的关系：R+L RL E=受体总量受体总量RT=R+RL，故故：RL L RT KD+L LR RLKD(解离常数解离常数)=反应平衡时：反应平衡时：受体相对结合量（受体相对结合量（RL/RT）决定效应的相决定效应的相对强弱（对强弱（E/Emax）E RL L Emax RT KD+L=KD值为值为EC50时的药物浓度值时的药物浓度值 R
15、L/RT=50%即即 EC50时，时，KD=L 受体反应动力学的基本公式受体反应动力学的基本公式LangmuirLangmuir公式公式EC50KDScatchard 比值法作图比值法作图RLL=1 KD RL RT KD亲和力亲和力受体总量受体总量与受体结合的能力与受体结合的能力 决定作用强度决定作用强度 亲和力亲和力=1/KD 亲和力亲和力(Affinity)LRRT EEmax=100%0内在活性内在活性(Intrinsic activity,)激活受体的能力激活受体的能力 决定效能决定效能 Emax激动药激动药（Agonist）0%100%拮抗药拮抗药（Antagonist）=0 根据
16、根据内在活性内在活性 的大小，配体可分为：的大小，配体可分为：竞争性拮抗药竞争性拮抗药非竞争性拮抗药非竞争性拮抗药完全激动药完全激动药 100%部分激动药部分激动药 0%0 =0 4343）和氢离子（和氢离子（PH6PH6）、）、AEAAEA 激活可促进激活可促进P P物质、物质、CGRPCGRP等神经肽类物质的释放。等神经肽类物质的释放。v多种疼痛刺激的整合器多种疼痛刺激的整合器v介导伤害性刺激：辣、热、酸介导伤害性刺激：辣、热、酸辣椒素受体辣椒素受体（Vanilloid receptor-1,VR1）VR1新型外周镇痛药作用靶点vVR1阻断剂可减轻机体对辣椒素、高温等因素对痛觉的敏感性-辣
17、椒辣素（capsazepine)：VR1竞争性拮抗药-钌红：非竞争性拮抗药vVR1基因敲除动物对炎性痛觉不敏感v辣椒素使VR1脱敏可产生镇痛作用心血管系统vVR1基因敲除小鼠对心肌缺血的耐受能力降低v辣椒素激活VR1可产生心肌保护、降低血压等作用v热应激的心脏保护作用与激活VR1有关v辣椒素敏感的感觉神经的主要递质辣椒素敏感的感觉神经的主要递质v包括包括、两种亚型两种亚型v广泛分布于心血管系统中广泛分布于心血管系统中v具有强大心血管保护效应：具有强大心血管保护效应：内源性心肌保护物质内源性心肌保护物质 体内最强大的舒血管物质体内最强大的舒血管物质 保护血管内皮保护血管内皮降钙素基因相关降钙素基
18、因相关肽肽(CGRP):(CGRP):国家自然科学基金重点项目国家自然科学基金重点项目以以VR1VR1为靶点，为靶点，寻找新作用机制的抗高血压药研究寻找新作用机制的抗高血压药研究 vCGRPCGRP是体内最有效的舒血管物质，与高血压的发生是体内最有效的舒血管物质，与高血压的发生发展关系密切发展关系密切v促进内源性促进内源性CGRPCGRP合成与释放是降低血压的有效途径合成与释放是降低血压的有效途径vVR1VR1是调节是调节CGRPCGRP释放的关键受体释放的关键受体vVR1VR1可能为抗高血压药作用的新靶点可能为抗高血压药作用的新靶点v吴茱萸果实中的一种吲哚喹唑啉类生物碱。吴茱萸果实中的一种吲
19、哚喹唑啉类生物碱。NHNNO Rutaecarpine(Rut)吴茱萸次碱（吴茱萸次碱（RutRut）Rut VR1 CGRP释放释放 心血管效应心血管效应 -正性肌力和正性频率正性肌力和正性频率 -心肌保护心肌保护 -舒血管、降压舒血管、降压在自发性高血压大鼠（SHR）、两肾一夹肾性高血压大鼠和苯酚诱导的神经性高血压大鼠发现，连续口服吴茱萸次碱能产生稳定的降压作用 T im e (d a y s)024681 01 21 41 61 82 0Tail-cuff systolic blood pressure(mmHg)01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 02 0 02 2 0W
20、 K YS H R+R u t(L)+R u t(M)+R u t(L)+L o s+*+吴茱萸次碱上调吴茱萸次碱上调 CGRP mRNA 的表达的表达CGRP-CGRP-GADPHC o nR U T(L)R U T(M)R U T(H)R U T(H)+C a p zC a p zCGRP concentration(pg/ml)02 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 02 0 0吴茱萸次碱增加细胞培养上清液中吴茱萸次碱增加细胞培养上清液中CGRPCGRP的浓度的浓度寻找新的吴茱萸次碱衍生物研究NNONHNNONHCH3ONNONHCH3NNONHCH3NNONHClNNONHClClCl
