细胞信号转导ppt课件

DepartmentofBiochemistryandMolecularBiology 吴元明 生物化学与分子生物学教研室 生物通讯与细胞信号转导的分子机制 内容 第一节细胞通讯第二节细胞信号转导的分子机制第三节不同受体介导的细胞信号转导通路第四节细胞信号转导与医学 信号 受体 网络 应答 细胞外信号 细胞内的多种分子的浓度 活性 位置变化 信号通路的重要分子开关 蛋白激酶与蛋白磷酸酶ProteinKinaseandProteinPhosphataseGTP结合蛋白GTPBindingProtein MolecularSwitchs GTP结合蛋白 简称G蛋白 是一类非常重要的细胞信号转导途径中的分子开关结合GTP 活化形式 开放结合GDP 非活化形式 关闭分子内含GTP酶活性 GTP结合蛋白及其调节分子 GTP结合蛋白异源三聚体低分子量G蛋白 G蛋白的主要类型 smallGprotein 肾上腺素 糖原分解增加 肾上腺素 GTPEffect GTP为腺苷酸环化酶活化所必需 G蛋白 一类和GTP或GDP结合 位于胞膜胞浆面的外周蛋白 具有信号转导功能 由三个亚基组成 非活化形式 活化形式 GTP结合蛋白异源三聚体 Gproteinactivation G蛋白多样性 11 GTP结合蛋白异源三聚体低分子量G蛋白 G蛋白的主要类型 GTP结合形式为活性形式 GDP结合形式为非活性形式 低分子量G蛋白 21 30kDa 称为Ras超家族 现有50多种 具有GTP酶活性 13 GAP GTPaseactivatingproteinGTPase激活蛋白 SOS Guanidineexchangefactor鸟苷酸交换因子 GEF On GTP off GDP GAP 调节Ras蛋白活性的因子 Ras Ras SOS GAP 第二节细胞信号转导的分子机制 细胞如何接受外源信号 参与信号转导的分子种类 信号转导通路的分子开关 信号转导复合物 转录因子 15 蛋白复合物proteincomplexesorclusters 是细胞信号转导分子共同构成的基本工作场所是信号转导过程特异性和精确性的保证是网络性调控的基础 signalosomes transducisomes signalcomplex signalcassettes signalingmodules 16 转录调控复合物 17 蛋白相互作用是信号转导复合物形成的基础 蛋白相互识别的结构基础 蛋白相互作用结构域 蛋白复合物的重要结构蛋白 衔接蛋白adapterprotein支架蛋白scaffoldprotein 18 目前已经确定的结合结构域已经超过40个 蛋白相互识别结合结构域 无催化活性存在于多种分子介导信号转导分子的相互识别和结合 Proteininteractiondomain 19 TheSH2Domain Src SH2 Srchomologydomain2 pYEEI 20 TheSH3Domain Class1RKXXPXXPClass2PXXPXR Srchomologydomain3 信号转导分子中蛋白相互作用结构域 22 蛋白质相互作用结构域 蛋白相互作用结构域及其识别模体 24 蛋白相互作用是信号转导复合物形成的基础 蛋白相互识别的结构基础 蛋白相互作用结构域 蛋白复合物的重要结构蛋白 衔接蛋白adapterprotein支架蛋白scaffoldprotein Grb2 SH3 SH2 SH3 衔接蛋白 AdaptorProtein 发挥作用的基础是结合结构域 此外几乎不含有其它的序列 不具有催化活性 功能是作为不同蛋白质相互作用的接头 募集和组织信号转导复合物 2020 3 3 26 支架蛋白 将位于同一反应体系内的多种蛋白分子结合在一起的大分子蛋白 第二节细胞信号转导的分子机制 细胞如何接受外源信号 参与信号转导的分子种类 信号转导通路的分子开关 信号转导复合物 转录因子 具有正调控作用的转录因子 组成型 可调控型 发育相关 信号依赖 固醇类受体超家族 细胞内信号活化 潜在细胞质内转录因子 细胞膜受体活化 细胞核内转录因子 NF kB将信号转导至细胞核内 第三节受体介导的信号通路 胞内受体介导的信号转导 膜受体介导的信号转导 胞内受体介导的信号转导 细胞内受体多属于转录因子 配体多为固醇类激素 维甲酸和甲状腺素等 形成激素 受体复合物 调节某些基因的转录 核受体结构 高度可变区 转录激活DNA结合区 具有锌指结构 与DNA结合激素结合区 与配体结合 使受体二聚化 转录激活铰链区 与转录因子结合 触发受体向核内移动 核受体结构及作用机制示意图 DNA分子上能与激素下游分子 转录因子 结合的特征性的核苷酸序列 激素反应元件 hormoneresponseelement HRE 第三节受体介导的信号通路 胞内受体介导的信号转导 膜受体介导的信号转导 离子通道型受体及其信号转导G蛋白偶联型受体及其信号转导单跨膜受体介导的信号转导 膜受体介导的信号转导 离子通道型膜受体 离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体 它们的开放或关闭直接受化学配体的控制 被称为配体 门控受体通道 ligand gatedreceptorchannel 配体主要为神经递质 乙酰胆碱受体的结构与其功能 离子通道受体信号转导作用 改变细胞膜电位 引起细胞去极化或超极化 离子通道型受体可以是阳离子通道 如乙酰胆碱 谷氨酸和五羟色胺的受体 也可以是阴离子通道 如甘氨酸和 氨基丁酸的受体 离子通道型受体及其信号转导G蛋白偶联型受体及其信号转导单跨膜受体介导的信号转导 膜受体介导的信号转导 G蛋白偶联型受体 G蛋白偶联受体 GPCR 得名于这类受体的细胞内部分总是与异源三聚体G蛋白结合 受体信号转导的第一步反应都是活化G蛋白 GPCR是七跨膜受体 serpentinereceptor 一 G蛋白的活化启动信号转导 信号转导途径的基本模式 配体 受体 G蛋白 效应分子 第二信使 靶分子 生物学效应 G蛋白循环 二 G蛋白偶联受体通过G蛋白 第二信使 靶分子发挥作用 活化的G蛋白的 亚基主要作用于生成或水解细胞内第二信使的酶 如AC PLC等效应分子 effector 改变它们的活性 从而改变细胞内第二信使的浓度 可以激活AC的G蛋白的 亚基称为 s s代表stimulate 反之 称为 i i代表inhibit 哺乳动物细胞中的G 亚基种类及效应 三 胰高血糖素受体通过AC cAMP PKA通路转导信号 利用AC cAMP PKA转导信号的部分化学信号 四 血管紧张素II受体通过PLC IP3 DAG PKC通路介导信号转导 血管紧张素II AngiotensinII 受体亦属于G蛋白偶联受体 但是偶联的G蛋白的亚基 为 q 通过PLC IP3 DAG PKC通路发挥效应 利用PLC IP3 DG PKC转导信号的部分化学信号 此外 由于G蛋白亚型的不同 形成多种其他通路和效应 如PDE cGMP Na 通道信号转导通路 PLC IP3 Ca2 CaM PK信号转导通路等 离子通道型受体及其信号转导G蛋白偶联型受体及其信号转导单跨膜受体介导的信号转导 膜受体介导的信号转导 单次跨膜受体 通过蛋白质分子的相互作用激活细胞内蛋白激酶 酶偶联受体指那些自身具有酶活性 或者自身没有酶活性 但与酶分子结合存在的一类受体 这些受体大多为只有1个跨膜区段的糖蛋白 亦称为单跨膜受体 酶偶联受体种类繁多 但是以具有PTK活性和与PTK偶联的受体居多 单次跨膜受体 具有各种催化活性的受体 一 Ras MAPK途径是EGFR的主要信号通路 表皮生长因子受体 epidermalgrowthfactorreceptor EGFR 是一个典型的受体型PTK Ras MAPK途径是EGFR的主要信号通路之一 EGFR介导的信号转导过程 二 JAK STAT通路转导白细胞介素受体信号 干扰素 大部分白细胞介素 interlukin IL 受体属于酶偶联受体 通过JAK JanusKinase STAT signaltransducerandactivatoroftranscription 通路转导信号 细胞内有数种JAK和数种STAT的亚型存在 分别转导不同的白细胞介素的信号 白介素介导的信号转导通路 三 NF B是重要的炎症和应激反应信号分子 NF B是一种几乎存在于所有细胞的转录因子 广泛参与机体防御反应 组织损伤和应激 细胞分化和凋亡以及肿瘤生长抑制等过程 肿瘤坏死因子受体 TNF R 白介素1受体等重要的促炎细胞因子受体家族所介导的主要信号转导通路之一是NF B nuclearfactor B NF B 通路 NF B信号转导通路 转化生长因子 transformgrowthfactor TGF 受体 属于单次跨膜受体 自身具有蛋白丝氨酸激酶催化结构域 受体活化后通过信号分子Smad介导的途径调节靶基因转录 影响细胞的分化 细胞内有数种Smad存在 参与TGF 家族不同成员 如骨形成蛋白等 的信号转导 四 TGF 受体是蛋白丝氨酸激酶 TGF 受体介导的信号转导通路 三种膜受体的特点 66 信号迅速发生和迅速终止细胞信号转导过程具有级联放大效应细胞信号转导通路存在通用性和特异性不同信号转导通路间具有交叉联系 细胞信号转导过程的基本规律 67 放大 1个信号分子 受体 每个活化受体激活多个Gs分子 释放出a亚基 在一般时间里激活一个腺苷酸环化酶 Gs蛋白a亚基 活化腺苷酸环化酶 每个活化腺苷酸环化酶产生多许cAMP分