第十二章细胞通讯1

第十二章 细胞信号转导 第一节 基本概念 第二节 胞内受体介导的信号传导 第三节 膜表面受体介导的信号转导 第一节 基本概念 一、 细胞通讯 二、 细胞信号分子 三、 信号分子与受体 一、细胞通讯 v细胞通讯指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应反应的过程 。v细胞通讯主要有以下三种方式 ：1.细胞间隙连接 2.膜表面分子接触通讯 3.化学通讯 1.细胞间隙连接 是细胞间的直接通讯方式 ， 两个相邻的细胞以连接子相联系。 图 9-1 细胞间隙连接 2.膜表面分子接触通讯 是指细胞通过其表面信号分子（受体）与另一细胞表面的信号分子（配体）选择性地相互作用，最终产生细胞应答的过程。 图 9-2 膜表面分子接触通讯 3.化学通讯 v 化学通讯 是间接的细胞通讯 ， 指细胞分泌一些化学物质至细胞外，作为信号分子作用于靶细胞，调节其功能。 v 根据化学信号分子可以作用的距离范围，可分为 4类 内分泌 ： 内分泌细胞分泌的激素随血液循环输至全身，作 用于靶细胞。 旁分泌： 细胞分泌的信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。 自分泌： 信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞 化学 突触：由神经细胞神经末梢释放图 9-3 化学通信的类型 二、细胞信号分子v 细胞外信号分子：1.激素：由内分泌细胞分泌，经血液循环到达靶细胞。如类固醇激素。2.神经递质：由神经末梢释放，如乙酰胆碱。3.细胞因子：即局部化学介导因子，如干扰素、白介素。4.气体分子： NO、 CO v 根据溶解性又可分为亲脂性和亲水性两类：亲脂性信号分子：可直接 穿膜 进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素 -受体复合物 。亲水性信号分子： 不能穿过 靶细胞膜，只能与膜受体结合，经信号转换机制，通过胞内信使，引起细胞的应答反应。 v 细胞内信号分子 -第二信使cAMP、 cGMP、三磷酸肌醇（ IP3）和二酰基甘油（ DAG） 三、信号分子受体 v 受体（ receptor） ： 通常是指位于细胞膜表面或细胞内， 能够识别和选择性结 合某种配体（信号分子）的大分子物质。当受体与配体结合后，通过信号转导作用将细胞外信号转换为细胞内的物理和化学信号，启动一系列过程，最终表现为生物学效应。v 受体与配体的作用特征： 特异性 饱和性 高度的亲和力 v 根据靶细胞上受体存在的部位，可将受体分为 细胞内受体和细胞表面受体。 图 9-4 细胞表面受体和细胞内受体 第二节 细胞内受体介导的 信号传导 细胞内受体的本质是激素激活的基因调控蛋白。这类受体一般都有三个 结构域 ：位于 C端的激素结合位点，位于中部富含 Cys、 具有锌指结构的 DNA或 Hsp90结合位点，以及位于 N端的转录激活结构域。甾类激素介导的 信号通路 一氧化氮介导的 信号通路图 9-5 胞内受体A细 胞内受体蛋白作用模型； B几种胞内受体蛋白超家族成 员 甾类激素介导的 信号通路甾类激素分子是化学结构相似的亲脂性小分子，可以通过简单扩散跨越质膜进入细胞内。甾类激素与细胞质内各自的受体蛋白结合，形成激素 -受体复合物，并能穿过核孔进入细胞核内，激素和受体的结合导致受体蛋白构象的改变，提高了受体与DNA的结合能力，激活的受体通过结合于特异的 DNA序列调节基因表达。 一氧化氮介导的 信号通路v 血管内皮细胞和神经细胞是 NO的生成细胞， NO以 L精氨酸为底物由一氧化氮合酶催化生成 NO和 L瓜氨酸。 v 血管内皮细胞接受乙酰胆碱，引起胞内 Ca2+浓度升高， NO合酶被 Ca2+离子激活后可利用精氨酸生成 NO。 NO能够跨过细胞质膜扩散到邻近的平滑肌细胞，并将鸟苷酸环化酶激活，该酶催化 GTP生成 cGMP。 cGMP作为 第二信使，可引起肌细胞松弛和血管舒张反应。图 9-6 NO和 cGMP的信号 转导 途径第三节 膜表面受体介导的信号转导 膜表面受体主要有 三类 ：一、 离子通道型受体 二、 G蛋白耦联型受体 三、 酶耦联型受体 图 9-7 膜表面受体主要有三类 一、离子通道型受体 v 离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道 。v 存在于神经、肌肉等可兴奋细胞，信号分子为神经递质。 v 作用机理 ：神经递质通过与受体的结合而改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的离子通透性，在瞬间将胞外化学信号转换为电信号，继而改变突触后细胞的兴奋性。 图 9-8 离子通道型受体 二、 G蛋白耦联型受体 v G蛋白耦联型受体 为 7次跨膜蛋白，受体胞外结构域识别胞外信号分子，胞内结构域与 G蛋白偶联。v G蛋白 是指三聚体 GTP结合调节蛋白，位于质膜胞质侧，由、 、 三个亚基组成 。 G蛋白在信号转导过程中起着 分子开关 的作用。 v 由 G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括： cAMP信号途径 磷脂酰肌醇途径 9-9 G蛋白偶联型受体的结构cAMP信号途径 v cAMP信号的组分 激活型激素受体（ Rs） 或抑制型激素受体（ Ri）； 活化型调节蛋白（ Gs） 或抑制型调节蛋白（ Gi）； 腺苷酸环化酶 ： 是跨膜 12次的糖蛋白，催化 ATP生成 cAMP 蛋白激酶 A（ PKA）： 由两个催化亚基和两个调节亚基 组成 环腺苷酸磷酸二酯酶 ： 可降解 cAMP生成 5- AMPv Gs型 cAMP信号转导途径v cAMP信号通路的效应： 激活靶酶、调节基因表达图 9-10 Gs和 Gi调节 途径腺苷酸环化酶图 9-11 cAMP激活蛋白激酶 A 图 9-12 G蛋白偶联受体跨膜信号转导机理 图9-14 cAMP信号与基因表达磷脂酰肌醇 途径 在磷脂酰肌醇信号通路中胞外信号分子与细胞表面 G蛋白耦联型受体结合，通过 G蛋白开