肌醇三磷酸

肌醇三磷酸（，或称为肌醇-1,4,5-三磷酸或三磷酸肌醇，简写为InsP3或IP3）在细胞中与甘油二酯一起被作为信号转导与脂类信号过程的第二信使分子。肌醇三磷酸由磷脂酶C（PLC）催化磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）水解而产生，水解后剩下的甘油二酯（DAG）停留在细胞膜上，而肌醇三磷酸则是可溶性的并扩散到整个细胞之中。IP3与DAG共同作为细胞信号传导中的第二信使分子使用。在细胞内，IP3与其受体，即位于内质网上的钙通道结合。当IP3与受体结合时，钙离子被释放到细胞质中，从而激活各种受钙调控的细胞内信号通路。

 特性 

 化学式和分子量 
IP3是一个摩尔质量为420.10 g/mol的有机物，实验式为C6H15O15P3。它的主体是一个肌醇环，其中1，4，5号位上的三个碳原子上为磷酸基团，而剩下三个碳原子上仍为羟基。

 化学性质 
取决于溶液的pH值，磷酸基团可以以三种不同形式存在于溶液中。在磷酸基团中，磷原子和三个氧原子形成单键，和一个氧原子形成双键。溶液的pH值，决定了磷酸基团的存在形式，也就决定了它结合其它分子的能力。磷酸基团和肌醇环的结合就依靠了磷酸酯键，这根化学键由一个羟基和一个自由磷酸基团经过脱水缩合反应生成。在生理pH值（约为7.4）下，磷酸基团与肌醇环在活体中结合时采取的形式是PO42-。这使得IP3分子携带了净负电荷，对于它和它的受体通过它磷酸基团上的负电荷和它的受体上的携带正电荷的残基的结合非常重要。同时，IP3分子的三个羟基也为它提供了三个氢键给体，其中肌醇环上6号碳原子上的羟基对于它和受体的结合也非常重要。

 与受体的结合 
在二十世纪九十年代，IP3分子与它的受体三磷酸肌醇受体（InsP3R）的结合最初通过缺失突变的方式被研究，研究聚焦于受体的N端。1997年，研究人员将三磷酸肌醇受体与IP3分子结合有关的区域定位在了第226号到第578号氨基酸残基之间。考虑到IP3分子带负电的特性，例如精氨酸和赖氨酸这类携带正电的氨基酸残基被认为与结合有关。事实上，研究发现第265和第511号两个位置的精氨酸残基和第508号位置的赖氨酸残基对IP3分子的结合至关重要。通过使用一种经过修饰的IP3分子，研究人员发现IP3分子上的三个磷酸基团都与和受体的结合有关，但它们的作用并不相同，4号和5号位的两个磷酸基团与受体的作用比1号位的磷酸基团和6号位的羟基更加紧密。

 信号通路 
细胞内Ca²⁺浓度的增加通常是IP3激活的结果。当配体与一个G蛋白偶联受体（GPCR）结合，该受体连接到Gq异源三聚体G蛋白时，Gq的α亚基可以与PLC同工酶PLC-β结合并诱导其活性，从而导致PIP2被切割为IP3和DAG。

如果信号通路的激活涉及受体酪氨酸激酶（RTK），PLC-γ同工酶的酪氨酸残基会在RTK激活时被磷酸化，这将激活PLC-γ，使其能够将PIP2切割为DAG和IP3。这种过程发生在能够响应生长因子（如胰岛素）的细胞中，因为生长因子是激活RTK的配体。

IP3是一种可溶分子，由PLC作用生成后能够扩散到细胞质中，并到达内质网（ER）或肌肉细胞中的肌浆网（SR）。到达ER后，IP3能够与IP3受体结合。这种受体是一种位于ER表面的配体门控Ca²⁺通道，当IP3作为配体与IP3受体结合时，Ca²⁺通道打开，Ca²⁺被释放到细胞质中，引起下游信号通路的反应。

在心肌细胞中，这种Ca²⁺浓度的增加会激活肌浆网上的Ryanodine受体门控通道，通过一种称为钙诱导钙释放（CICR）的过程进一步增加Ca²⁺浓度。此外，IP3还可能通过增加细胞内Ca²⁺浓度间接激活细胞膜上的Ca²⁺通道。

外部链接


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