《细胞信息传递》PPT课件.ppt

细胞信息转导 生物化学与分子生物学教研室朱利娜 CellCommunicationandSignalTransduction 信息物质受体信息的转导途径信息转导途径的交互联系信息转导与疾病 细胞间信息物质细胞内信息分子 膜受体介导胞内受体介导 细胞信息传递包括两方面内容 细胞外信息如何传入细胞内并引起细胞反应不同亚群细胞之间的协调配合 细胞信息转导方式 通过相邻细胞的直接接触 通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能 信息物质经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 受体对信号进行转换并启动靶细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应 细胞信息转导的过程 特定的细胞释放信息物质 第一节信息物质SignalMolecules 细胞间信息物质细胞内信息分子 神经递质内分泌激素局部化学介质气体信号 无机离子脂类衍生物糖类衍生物核苷酸信号蛋白分子 信息物质 signalmolecules 调节细胞生命活动的化学物质细胞间信息物质 extracellularsignalmolecules 由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质 又称为第一信使 firstmessenger 细胞内信息物质 intracellularsignalmolecules 在细胞内传递细胞调控信号的化学物质 由第一信号物质经转导刺激在细胞内产生 包括第二信使及第三信使 神经递质内分泌激素局部化学介质气体信号其他 一 细胞间信息物质 蛋白质及肽类氨基酸及其衍生物类固醇激素脂酸衍生物气体 化学本质 作用方式 一 神经递质又称突触分泌信号 synapticsignal 在神经系统细胞间传递信息 由神经元突触前膜释放 作用时间较短 二 内分泌激素又称内分泌信号 endocrinesignal 由特殊分化的内分泌细胞释放 通过血液循环到达靶细胞 大多数对靶细胞的作用时间较长 三 局部化学介质又称旁分泌信号 paracrinesignal 不进入血循环 通过扩散作用到达附近的靶细胞 作用时间一般较短 四 气体信号如NO 由NO合酶 NOS 通过氧化L 精氨酸的胍基而产生 在心血管系统中的可能作用机制是提高GC的活性 从而使细胞内cGMP含量升高 在免疫系统中 经激活的巨噬细胞释放的NO可以通过抑制靶细胞线粒体中三羧酸循环 电子传递和细胞DNA合成等途径 发挥杀伤靶细胞的效应 另外血红素单加氧酶氧化血红素产生的CO具有与NO相似的功能 其他自分泌信号 autocrinesignal 对同种细胞或分泌细胞本身起调节作用 有些细胞间信息物质可在不同的个体间传递信息 无机离子 如Ca2 脂类衍生物 如DAG 花生四烯酸及其代谢产物 Cer 神经酰胺 糖类衍生物 如IP3核苷酸 如cAMP cGMP信号蛋白分子 如Ras和底物酶 二 细胞内信息分子 化学本质 第二信使 secondarymessenger Ca2 DAG IP3 Cer cAMP cGMP 花生四烯酸及其代谢产物等这类在细胞内传递信息的小分子化合物第三信使 thirdmessenger 负责细胞核内外信息传递的物质 又称为DNA结合蛋白 是一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白 能调节基因的转录 作用方式 酶促级联反应生物学效应 改变酶活性开启或关闭细胞膜离子通道开启或关闭细胞核内基因转录灭活 酶促降解 代谢转化或细胞摄取 二 细胞内信息分子 细胞间信息物质影响细胞功能的途径 第二节受体 Receptor 受体的概念受体的分类 一般结构及功能 一 膜受体 二 胞内受体受体作用的特点受体活性的调节 受体 receptor 是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合 然后将识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部 进而引起生物学效应的特殊蛋白质 个别是糖脂 能与受体特异性结合的生物活性分子称为配体 ligand 什么是受体 膜受体 membranereceptor 1 环状受体 即配体依赖性离子通道2 G蛋白偶联受体 又称七个跨膜 螺旋受体3 单个跨膜 螺旋受体4 具有鸟苷酸环化酶 GC 活性的受体 一 受体的分类 一般结构及功能 1 环状受体受神经递质等信息物质调节 当神经递质与他们结合后 可使细胞膜上的离子通道打开或关闭 从而改变膜的通透性 2 G蛋白偶联受体 G proteincoupledreceptors GPCRs GPCR的结构特点 受体的N端可有不同的糖基化胞内的第二和第三个环能与G 蛋白相偶联受体内有一些高度保守的半胱氨酸残基 对维持受体的结构起到关键作用 GPCR的结构特点 C 末端的高度保守的Cys残基在肾上腺素能 受体 肾上腺素能 受体和视紫质受体中可被棕榈酰化 使受体的胞内部分锚定于质膜受体的C 末端和胞内第三环含有多个Thr和Ser残基可被磷酸化 与抑制蛋白 视紫红质抑制蛋白 arrestin 结合 使受体不能再活化G蛋白而失活 G蛋白 guanylatebindingprotein 是一类和GTP或GDP相结合 位于细胞膜胞浆面的外周蛋白 由 三个亚基组成 G蛋白通过 亚基的异戊二烯化的基团或a亚基的豆蔻酰化的基团锚定于细胞膜 有两种构象 非活化型 活化型 两种G蛋白的活性型和非活性型的互变 1 种类酪氨酸蛋白激酶受体型 催化型受体非酪氨酸蛋白激酶受体型转化生长因子b受体 2 结构特点 化学本质为糖蛋白细胞外区 配体结合部位跨膜区 一个 螺旋细胞内区 3 单个跨膜 螺旋受体 酪氨酸蛋白激酶受体型和非酪氨酸蛋白激酶受体型的下游常含有 SH2结构域能与酪氨酸残基磷酸化的多肽链结合SH3结构域能与富含脯氨酸的肽段结合PH结构域 pleckstrinhomologydomain 识别具有磷酸化的丝氨酸和苏氨酸的短肽 并能与G蛋白的 复合物结合 还能与带电的磷脂结合 酪氨酸蛋白激酶受体型 催化型受体 当配体与单跨膜螺旋受体结合后 催化型受体 catalyticreceptor 大多数发生二聚化 二聚体的酪氨酸蛋白激酶 tyrosineproteinkinase TPK 被激活 既可使对方的某些酪氨酸残基磷酸化导致受体自身磷酸化 又可催化底物蛋白的特定酪氨酸残基磷酸化 酪氨酸蛋白激酶功能区 又称SH1 Scrhomology1domain 与Src的酪氨酸蛋白激酶区同源 位于受体的C末端 包括ATP结合与底物结合两个功能区 含TPK结构域的受体EGF 表皮生长因子IGF 1 胰岛素样生长因子PDGF 血小板衍生生长因子FGF 成纤维细胞生长因子 转化生长因子b transformationgrowthfactorb TGFb 受体 分成两个亚家族I型受体 transformationgrowthfactorbreceptor I TbR I II型受体 transformationgrowthfactorbreceptor II TbR II 具有丝氨酸 苏氨酸蛋白激酶结构域 TbR II能进行自身磷酸化和磷酸化紧接TbR I激酶结构域N端的GS结构域中的丝氨酸 苏氨酸残基 而使TbR I活化 TGF 的 型和 型受体 分为膜受体和可溶性受体 1 膜受体配体 包括鸟苷蛋白和心钠素 arrionatriureticpeptide ANP 结构 由同源的三聚体或四聚体组成 每一个亚基包括N末端的胞外受体结构域 跨膜区 膜内的蛋白激酶样结构域和C末端的鸟苷酸环化酶 Guanylatecyclase GC 催化结构域 4 具有鸟苷酸环化酶活性的受体 2 可溶性受体配体 NO和CO结构 由a b两个亚基组成的杂二聚体 每个亚基一个GC催化结构域和血红素结合结构域 胞外 胞内 膜受体 可溶性受体 PKHGC GC 具有鸟苷酸环化酶活性的受体结构PKH 激酶样结构域 GC 鸟苷酸环化酶结构域 胞内受体 intracellularreceptor 位于胞浆和细胞核内 多为反式作用因子 当与相应配体结合后 能与DNA顺式作用元件结合 调节基因转录 能与此型受体结合的信息物质有类固醇激素 甲状腺素和维甲酸等 二 受体的分类 一般结构及功能 1 高度可变区 具转录激活作用 2 DNA结合区 顺DNA螺旋旋转并与之结合 3 铰链区 引