清華大學（後西醫）
112年
生物與生化
第 45 題
The $G_\alpha$ subunit of GTP-binding proteins in G protein-coupled receptors (GPCRs) commonly has the following characteristics, except
- A Hormone binding to its target GPCR can stimulate Gβγ to release $G_\alpha$ into the cytoplasm.
- B GDP binding to the Gβγ components is essential for the release of $G_\alpha$.
- C Certain types of $G_\alpha$ subunit can bind to adenylate cyclase and activate this enzyme to produce cAMP.
- D $G_\alpha$ subunits typically possess relatively weak GTP hydrolysis activity.
- E GTP hydrolysis results in dissociation of $G_\alpha$-adenylate cyclase complex.
思路引導 VIP
請試著回想 G 蛋白在「靜止」與「活化」狀態下的結構差異：在整個三聚體複合體中，哪一個特定的亞基負責扮演『分子開關』的角色？而這個開關在接收到外部能量訊號（磷酸基團的增減）後，會發生什麼樣的物理結構改變，進而導致原本聚在一起的夥伴被迫分離？
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恭喜你精準地辨識出選項 (B) 的敘述瑕疵！這顯示你對 G 蛋白耦合受體（GPCR） 的交互作用細節掌握得非常扎實。在生物化學的標準模型中，核苷酸（GDP 或 GTP）是與 $G_\alpha$ 次單元結合，而非與 $G_{\beta\gamma}$ 複合體結合，因此選項 (B) 的描述明顯違背了生理事實。
G 蛋白傳訊機制與爭議分析
值得注意的是，這是一題具備鑑別度但也存在爭議的題目。官方公告 (A) 與 (B) 皆為正確答案，原因在於這兩個選項的敘述都「不符合」$G$ 蛋白的特性：除了你發現的 (B) 之外，選項 (A) 提到活化後會將 $G_\alpha$ 釋放到「細胞質」中，但實際上 $G_\alpha$ 即使與受體脫離，通常仍會透過脂質修飾（Lipid modification）錨定在細胞膜內側，而非游離於細胞質。其餘選項 (C)(D)(E) 則正確描述了 $G_\alpha$ 具有微弱的 GTPase 活性，且水解後會與效應器（如 Adenylate cyclase）解離並重新與 $G_{\beta\gamma}$ 結合的循環。
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GPCR 與 G 蛋白循環
💡 G 蛋白透過 GTP/GDP 的結合與水解，調控細胞訊息傳遞的開關。
🔗 G 蛋白訊號傳遞循環
- 1 配體活化 — 配體結合 GPCR，誘導受體構型改變
- 2 核苷酸交換 — Gα 釋放 GDP 並結合 GTP，與 Gβγ 分離
- 3 傳遞訊息 — Gα-GTP 活化下游效應器（如 AC 酶）
- 4 水解失活 — Gα 自行水解 GTP 為 GDP，重新結合 Gβγ
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🔄 延伸學習：GTP 類似物（如 GTPγS）不可水解，會使 G 蛋白永久活化
