细胞表面受体与信号转导.ppt

细胞表面受体与信号转导,生物教研室 胡传银,细胞膜的功能,受 体,配体和受体的概念及其分子结构,受体的类型,受体的特性,受体的分布,受体的功能,概念：细胞膜或细胞内的蛋白质，特异性识别并结合胞外信号分子，进而激活胞内一系列生化反应，使细胞对外界刺激产生相应的效应。,受体(receptor),多为糖蛋白,受体(receptor),膜受体,胞内受体,概念：是受体接受的细胞外的信号分子， 如：激素、药物、神经递质、毒素等。,配体(ligand),脂溶性配体 水溶性配体,受体,调节单位 催化单位 转换单位,膜受体的分子结构,单体型受体：一个蛋白分子 复合型受体：两个或多个蛋白分子,离子通道型受体(ion-channel linked receptor),G-蛋白偶联受体(G-protein linked receptor),受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase),膜受体类型,概念：既为受体，又为离子通道，其跨膜信号转导无需中间步骤。 作用机理：,离子通道型受体,乙酰胆碱受体的三种构象,乙酰胆碱受体结构模型,概念：七次跨膜蛋白，胞外结构域识别信号分子（配体），胞内结构域与G蛋白耦联,G-蛋白偶联型受体,三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory protein）简称G蛋白，位于质膜胞质侧.,G-蛋白偶联型受体,作用机理,共同点：通常为单次跨膜蛋白； 接受配体后发生二聚化而激活.,受体酪氨酸激酶,组织特异性,特异性,高亲和性,可饱和性,可逆性,膜受体的特性,信号跨膜传递 细胞识别,膜受体的功能,膜受体的分布,同一个细胞上有不同的受体 不同的细胞上有相同和不同的受体,信号分子与受体相互作用的复杂性,一种信号只能同一种受体作用，但能作用于不同 的靶细胞引起不同效应。,一个细胞表面有几十甚至上千种不同的受体同时 与细胞外基质中的不同信号分子起作用，这些信 号分子共同作用的影响比任何单个信号所起的作 用都强得多。,不同信号产生相同的效应。,细胞应答,信号转导概述,几个概念,信号分子,信号转导途径,胞内信号级联放大,第二信使,是细胞通讯的基本概念, 强调信号的产生、分泌与传送,即信号分子从合成的细胞中释放出来,然后进行传递。,信号传导(cell signalling),细胞之间通过细胞表面的信息分子相互作用，引起细胞反应的现象。,指外界信号分子作用于细胞表面受体，引起胞内信使的浓度变化，进而导致细胞应答反应的一系列过程即信号的识别、转移与转换。,细胞识别（cell recognition）,信号转导（signal transduction）,信号分子,信号转导途径,通过G蛋白偶联方式，即信号分子同表面受体结合后激活G蛋白，再由G蛋白激活效应物，效应物产生细胞内信号; 结合的配体激活受体的酶活性，然后由激活的酶去激活产生细胞内信号的效应物。,信号级联放大,细胞应答,细胞对外部信号的应答 通常是综合性反应: 基因表达的变化、 酶活性的变化、 细胞骨架构型的变化、 通透性的变化、 DNA合成的变化等,第二信使(second messengers),由细胞表面受体接受信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使。,cAMP、cGMP、1,2-二酰甘油(DG)、1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)、Ca2+,信号转导途径,由G蛋白偶联受体介导的信号转导,离子通道,腺苷环化酶：,磷脂酶C：,磷脂酶A2,磷酸二酯酶,鸟苷环化酶：,G蛋白,G蛋白偶联受体,效应蛋白,效 应,磷脂酰信号通路,cAMP信号通路,胞外信号分子,cGMP信号通路,受体必须与G蛋白结合才能产生信号传导效应。 G蛋白偶联的受体多为一些激素类受体。,G-protein linked receptor,G蛋白偶联受体,受体中含有7段疏水性跨膜序列,G蛋白(鸟苷酸结合蛋白),由三个亚单位组成，和亚基属于脂锚定蛋白；,位于细胞膜受体与效应器之间的转导蛋白；,具有结合GDP或GTP的能 力，有GTP酶活性；,可激活效应蛋白，实现信 息转导功能。,而与GTP结合时则为有活性状态,G蛋白循环,亚基结合GDP时是无活性状态，,GTP的水解又使其返回无活性状态,G蛋白的类型,受体：激活型受体（Rs）或抑制型受体（Ri） G蛋白：活化型调节蛋白（Gs）或抑制型调节蛋白（Gi） 同一个信号分子作用到不同的G蛋白偶联受体，可能产生截然相反的效果。,离子通道,腺苷环化酶：,磷脂酶C：,磷脂酶A2,磷酸二酯酶,鸟苷环化酶：,G蛋白,G蛋白偶联受体,效应蛋白,效 应,磷脂酰信号通路,cAMP信号通路,胞外信号分子,cGMP信号通路,cAMP信号通路,配体,效应蛋白(AC),腺苷酸环化酶(AC),G活化后可催化细胞内侧的腺苷酸环化酶，使其活化，催化ATP生成cAMP,cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基，激活蛋白激酶A的活性。,蛋白激酶A （Protein Kinase A，PKA）,降解cAMP生成5-AMP，起终止信号的作用,环腺苷酸磷酸二酯酶 cAMP， phosphodiesterase,cAMP信号通路对基因转录的激活,腺苷环化酶,G蛋白,G蛋白偶联受体,效应,胞外信号分子,cAMP,PKA,一系列蛋白磷酸化,基因转录,代谢变化,系统组成： 受体、G蛋白和效应物,磷脂酰肌醇途径,Gq蛋白也是异源三体, 作用方式与cAMP系统中的G蛋白完全相同。,效应物：磷脂酶C-,G蛋白,G蛋白偶联受体,信号分子,磷脂酶C：,4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）,二酰基甘油（ DAG）,蛋白激酶C（PKC）,三磷酸肌醇（IP3）,Ca2+浓度升高,钙调蛋白,磷脂酰肌醇途径,PIP2 Hydrolysis,DAG,IP3,PIP2,磷脂酶C水解PIP2,IP3同内质网膜上专一的IP3受体结合，使IP3 -门控Ca2+通道打开， 使Ca2+从内质网中释放出来。,IP3 启动第二信使Ca2+的释放,Ca2+除了参与蛋白激酶C(PKC)的激活,钙调蛋白(calmodulin),蛋白激酶,calmodulin,kinase,DAG活化蛋白激酶C（Protein Kinase C，PKC）,DAG，是嵌在膜中,PKC,与位于内膜表面，能激活一系列相关蛋白,磷脂酰肌醇途径,G蛋白 Gs Gi Gq,效应器 AC 磷脂酶C,底物 AT