3第三章蛋白激酶与信号传导1

第三章蛋白激酶与信号传导 细胞信号传导的主要方式 蛋白质磷酸化蛋白质磷酸化位点 Ser Thr Tyr His磷酸化催化作用机理 蛋白激酶的作用蛋白激酶类型 环核苷酸依赖的蛋白激酶 PKA PKG 磷脂依赖的蛋白激酶 PKC PKB 钙 钙调蛋白调节的蛋白激酶 核糖体S6蛋白激酶 RSK 周期蛋白依赖的蛋白激酶 cdk cdk cdc2 激酶 丝裂原激活的蛋白激酶 MAPK MAPK激酶 MAPKK 及MAPKK激酶 MAPKKK 酪蛋白激酶和糖原合成酶激酶3 GSK 3 跨膜受体Ser Thr蛋白激酶 其他Ser Thr蛋白激酶等 蛋白质激酶 Ser OH Thr OH酪氨酸蛋白激酶 Tyr OH 第一节 蛋白激酶A PKA 一 蛋白激酶A的特征 PKA cAMP依赖性蛋白激酶作用 代谢的调控 细胞信号传导组成 两个催化亚基 C 两个调节亚基 R C2R2四聚体 二 PKA的分类R亚基 I类 RI RI49kD RI RI II类 RII RII55kD RII RII C亚基 C C C 40kDPKA全酶 R2C2180kD 三 PKA的结构 1 C亚基的结构特点 N 端有一个ATP结合区 富含甘氨酸序列 GXGXXGX16K在Lys72和Glu91形成离子对Ala70与腺苷酸的识别有关催化中心位于分子中部 具有结合多肽底物和催化磷酸基团转移的作用R165DLK168PEN171氨基酸残基构成一个环 其中D166 Asp 是磷酸基团转移的基础 K168 Lys 具有稳定中间态和降低活化能的作用Asp184是金属离子结合位点 2 R亚基的结构特点 R亚基分为3个结构域N端是二聚化结构域 负责和另一个R亚基的聚合C端有两个cAMP结构域 分为A B结构域 A结构域结合cAMP较慢 B结构域是优先结合cAMP的位点在二聚化结构域和cAMP结构域之间为 假底物模体 在RI 或真底物模体 在RII 其氨基酸组成 RRNAIH RI RRVSVC RII 四 PKA功能 C亚基具有催化活性 它识别底物为RRXS T和RXS T 在接受磷酸基团S T的羧基端的氨基酸为蔬水氨基酸 在测定PKA活性时 肝丙酮酸激酶的底物 肯普肽 kemptide LRRASLG是很好的底物 若七肽的S改为A 则转变为抑制剂 R亚基是cAMP结合的靶蛋白 在PKA的四聚体中 它作为 假底物 而抑制C亚基发挥催化作用 只有当cAMP结合R亚基后 解离状态的C亚基才有催化作用 五 PKA的分布I类主要存在于非神经细胞 尤其在骨骼肌和心肌最为丰富 II类主要存在于神经细胞中 靶向假说 targetinghypothesis磷酸化事件至少部分地接受了蛋白激酶在细胞中定位的调控 蛋白激酶的定位对其功能的发挥有重要的作用 PKA的定位有关的 锚蛋白 AKAP 能跟RII亚基结合 使得PKA定位于不同的部位 第二节 蛋白激酶C PKC 是一种Ser Thr蛋白激酶 日本学者Nishizuka1977年 首先发现存在于鼠脑细胞中 受甘油二酯 DG 和Ca2 的激活 因为其受到Ca2 的激活而被命名为蛋白激酶CDG是细胞对多种胞外刺激作用的第二信使 是肌醇磷酸脂或胆碱磷酸脂在磷酸脂酶水解而产生的到目前 已发现PKC有12种亚型 根据结构特点和激活剂的不同可以分为3类 PKC的分类 常规型PKC ConventionalPKC cPKC 包括 I II 四种亚型 需要 Ca2 DG 甘油二酯 PS 磷脂酰丝氨酸 新型PKC novelPKC nPKC 五种亚型 需要 DG PS非典型PKC atypicalPKC aPKC 三种亚型 只需要PS激活 第三节 蛋白激酶B PKB 一 概况 PKB 属于Ser Thr蛋白激酶PKB的催化域与PKC 和PKA分别有73 和68 的相同 relatedtotheAandCkinases T细胞性淋巴瘤逆转录病毒癌基因 v akt 的产物 AktPKB种类 PKB Akt1 PAC PK PKB Akt2 PKB PAC PK 二 PKB的结构 A B C D A 人PKB B 人PKB 1 C 人PKB 2 D 鼠PKB PH pleckstrin同源结构域 三 PKB的激活机理 在细胞膜上 PI 3k的产物PI 3 4 P2或PI 3 4 5 P3结合PKB的PH结构域 使PKB向膜转位或二聚化 从而被PKB激酶磷酸化 PI 3 4 5 P3还有底物第二信使作用 能别构激活PKB激酶PKBK 使PKB发生Thr308磷酸化 从而发生部分活化 PKB激酶 PDK 2 能特异磷酸化Ser473 完全活化PKB 四 PKB的功能 在体外 PKB可以磷酸化合成肽 RXRYZ S T Hy 在体内 磷酸化糖原合成酶激酶3 糖原合成增加葡萄糖的吸收核糖体蛋白S6激酶 p70S6k 有关蛋白质生物合成细胞的存活 增殖细胞分化细胞周期的调节 第四节 蛋白激酶GPKG cGMP依赖性蛋白激酶PKG I 76kD 两种 胞质中PKG II 86kD 膜蛋白一 PKG的结构 二聚化结构域 含保守的Leu Ile组成的亮氨酸拉链结构膜定位自身磷酸化位点 I II 自身抑制模体 I 协同作用的调节位点 I cGMP结构域 cGMP1 亲和力低 磷酸化位点Thr I Ser II cGMP2 亲和力高 磷酸化位点Thr I II 催化域 260aa保守的Lys I II 必需的Thr I II 可自身磷酸化细胞核定位信号羧端结构域 70aa 二 PKG在信号传导中的作用PKG参与心钠素 ANP 的信号传导受体 鸟苷酸环化酶 第五节 酪氨酸激酶 TPK 一 类型 受体型TPK 非受体型TPK二 受体型TPK 1 受体型TPK亚类 根据结构分为9个亚类 表皮生长因子受体 EGFR 胰岛素受体 IGF 1R 血小板生长因子受体 PDGFR 纤维生长因子受体 FGFR 血管内皮生长因子受体 VEGFR 肝细胞生长因子受体 HGFR Trk基因产物受体受体Eph Elk Eck Erk基因产物受体受体蛋白AXI 酪氨酸激酶 跨膜结构域 富含Cys结构域 免疫球蛋白样结构域 酸盒结构域 纤连蛋白II结构域 2 受体型TPK功能结构域 配体结合域 跨膜区域 催化域 有两个保守模体DLAARN R 精aa 与ATP的r 磷酸离子键VPIKW P脯aa W色aa与底物识别有关调节域 自身磷酸化位点 活性调控 三 非受体型TPK 1 分类 根据在亚细胞的定位和表达分为8个亚类家族成员表达组织亚细胞分布Jac3造血组织胞质Syk2B T细胞胞质Abl2广泛分布胞核 胞质Src9广泛分布膜质组织Csk1广泛分布胞质Fak1广泛分布细胞粘着斑Fps3造血细胞胞质Btk3造血 肝细胞胞质 第六节 丝裂原激活蛋白激酶家族Mitogen activatedproteinkinase简写 MAPK Ser Thr蛋白激酶 三个亚家族 胞外应答激酶 Extracellularly responsivekinase ERK c Jun氨基末端激酶 c JunN terminalkinase JNK p38 丝裂原激活蛋白激酶 p38 MAPKs MAPK的活化特点 要经过级联激活系统 MAPKKKMAPKKMAPK MAPK级联激活 S 丝氨酸T 苏氨酸X 任意氨基酸P 磷酸基团 一 ERK系统的级联成员 ERK的活化过程 MAPKKK级Raf亚家族MAPKK级MEK1 MEK2MAPK级ERK亚家族Raf家族 3K级 Raf是一个病毒癌基因v Raf同源的细胞基因c raf的产物 有三种亚类A Raf B Raf C Raf 结构上保守的三个区域 CR 1 富含Cys 又称CRD CR 2 富含Ser Thr 调节区CR 3 含Tyr Ser 催化区 MEK 包括MEK1和MEK2 胞外应答激酶 Extracellularly responsivekinase ERK 有一个富含Pro的结构域 可以结合Raf 并作为Raf的底物受磷酸化而激活 MEK是可溶性的酶有双功能的激酶 催化MAPK分子中的Thr X Tyr TXY 模体的Thr和Tyr残基的磷酸化 TXY的模体通常是TEY Thr Glu Tyr MEK又称为TEY激酶 ERK 细胞外应答激酶有三种ERK ERK1 44kD ERK2 42kD ERK3 62kD ERK1 2 依赖Ser Thr蛋白激酶 优先磷酸化Pro X Ser Thr或Ser Thr Pro结构ERK3磷酸化模体 Ser Glu Gly SEG ERK作用 ERK受MEK活化后转位到细胞核内 使很多依赖磷酸化激活的转录因子或与转录过程有关的酶 蛋白质磷酸化 如转录因子 Elk 1 TAL 1 RNA聚合酶II 核蛋白 c Fos c Myc c Myb Ets 2 p53 STAT 结构蛋白 微管相关蛋白 2 调节细胞的结构 二 JNK系统的级联成员c Jun氨基末端激酶 JNK 磷酸化转录因子c Jun的氨基末端 而得名 紧张活化蛋白激酶 SAPK 级联成员 MEKK JNKK JNK1 MEKK 属于MAPKKK家族 相当于ERK信号流中的Raf 成员 MEKK1 2 3MEKK1在静息细胞中和抑制剂结合 外界刺激信号脱落抑制剂而激活 Cdc42和小G蛋白Rac通过P21蛋白活化激酶 1 PAK 1 调节MEKK1MEKK3除作用JNKK外 还能优先激活MEK JNKK 属于MAPKK家族 相当于ERK信号流中的MEKJNKK具有双功能激酶磷酸化底物JNK蛋白Thr Pro Tyr TPY 模体中的T YJNKK又称TPY激酶JNKK能激活p38 MAPK JNK属于MAPK家族 相当于ERK信号流中的ERKJNK成员 JNK1 JNK2 JNK3JNK1和JNK2在多细胞中表达 JNK3只在神经细胞中表达JNK可使c Jun的N 端Ser63 Ser72磷酸化 可使转录因子TCF ATF 2磷酸化 三 p38 MAPK系统的级联成员1 p38蛋白 脂多糖 LipopolysccharideLPS 结合CD14后 引起细胞内MAPK信号流的激活 诱导了一种分子量38kd的蛋白质发生酪氨酸磷酸化 这种蛋白质称之 2 p38蛋白成员 MAPK成员 ASK1MKK3 MKK6p383 p38信号流的作用 控制一些应激因素和细胞因子引起的细胞调亡 4 ASK1 ApoptosisSignal regulatingKinase1简称ASK1 属于MAPKKK家族 它能磷酸化MKK3 MKK6和SEK15 MKK3 MKK6 属于MAPKK家族 6种亚型 其中只有第3和第6两种亚型是活化p38的蛋白激酶 它是双功能的激酶 磷酸化p38中的Thr Gly Tyr TGY 模体中的Tyr和Thr 从而激活p38蛋白 TGY激酶6 p38蛋白 属于MAPK家族 本身受到MKK3 MKK6磷酸化而激活 作为蛋白激酶可以磷酸化多种转录因子 TCG ATF 2 MEF 2C等 第七节 钙调蛋白依赖性的蛋白激酶 CaM PK 钙调蛋白 CalmodulinCaM Ca2 CaM种类 磷酸化酶激酶 PhosphorylaseKinase 肌球蛋白轻链激酶 MyosinLightChainKinase MLCK 钙调蛋白依赖性蛋白激酶 CaM PK 一 CaM PK的特征 CaM PK有5个亚型 II了解较清楚 能催化突触蛋白I的位点II磷酸化 CaM PKII 由8 10个亚基组成 每个亚基50 60kd 有5种不同型号亚基 等 二 CaM PKII结构特点 CaM PKII的各种亚基相似 由4个结构域组成激酶域 自抑制域 钙调蛋白结合域 聚合域 三 CaM PKII的激活过程 自抑制域和激酶域结合使酶无活力Ca2 CaM与酶的CaM结合域结合使酶变构 自抑制域脱离激酶域 从而使酶活化 活化酶Thr286自身磷酸化而成Ca2 不依赖型 Ca2 不依赖型的酶因Thr286磷酸化而有活力 第八节 细胞跨膜信号传导通路 细胞的信号转导作用 三个过程 信号分子的接受信号的放大生物效应细胞信号传导的途径1 通过膜受体途径 化学信号分子 第一信使 被专一性的受体识别 受体能区分不同的外界刺激 并激活特定的信号放大系统 产生第二信使 cAMP 后者通过细胞内的信号分子再作用于其靶分子 产生特定的生物学效应 包括 蛋白结构 酶活力 基因表达 膜通透性等方面的改变 从而产生一系列的生理 病理效应 2 通过胞质受体途径 化学信号分子 第一信使 与胞质受体结合 如自体激素等 结合受体后通常直接进入细胞核 也有的受体如甲状腺素和维甲酸受体主要在细胞核内 结合配体后直接调节基因的活化 一 受体 受体概念 生物信号接收器 专一结合化学信号 发生特异作用 产生特定的生物学效应 受体种类 膜受体 位于细胞膜 胞内受体 位于细胞质 核质 胞内膜 膜受体结构域 胞外域 跨膜域 胞内域膜受体的分类 离子通道受体 G蛋白偶联受体 酪氨酸蛋白激酶相关受体 其它酶活性的受体 5 质膜激素受体的信号传递 激素 第一信使 靶细胞基因表达 第二信使 1 与G蛋白偶联受体质膜受体 2 催化性的受体3 通道性的受体 5 受体作用特征 特异性 specificity 配体与受体的结合严格选择 包括二者的结构 构型与构象高亲和性 Highaffinity 受体与其配体的亲和力应与其配体的生理浓度相适应 饱和性 Saturability 受体以有限的数目存在于特定的靶细胞 生物学效应 Biologicalresponse 一种受体与特定的受体7激素结合 产生特定的生物学效应 二 G蛋白存在于质膜上的一组信号传递蛋白 即鸟苷三磷酸 GTP 的结合蛋白 Guanosinetriphosphate bindingprotein 与GTP结合活化状态 与GDP结合失活状态 二种类型 G蛋白 异三聚体 三类亚基组成 亚基有20多种 39kD 46kD 亚基有6种 37kD左右 亚基则有12种 8kD 组成的 三聚体G蛋白可有上千种 小G蛋白 单链结构 20 30kD 50多种 P21Ras家族 G蛋白的结构特点 亚基有2个结构域 GTP结合域和催化域 催化域有GTP水解酶 GTPase 活性 GTP结合域是独特的螺旋结构域 它把GTP包埋在整个蛋白质的中心 G 在合成后加工过程中 其N端的甘氨酸和豆蔻酸 十四烷酸 共价连接 并以此插入质膜的脂双层中 亚基有7个 片层结构 其中一个组氨酸可以被磷酸化 并且磷酸基团通常来自GTP而不是ATP 其功能还不清楚 亚基有一个N端无规则卷曲 其中半胱氨酸可以发生脂化如法尼基化 farnesuylation 或牻牛儿牻牛儿基化 geranylgeranylation 锚定在膜内侧 亚基与 亚基紧密结合形成一个功能单位 只有在变性时才能分开 三 核苷酸环化酶 有两类 腺苷酸环化酶 AC 和鸟苷酸环化酶 GC AC和异三聚体G蛋白相偶联 而GC本身就是一种膜受体 AC的结构特点与功能 AC催化ATP生成3 5 环腺苷一磷酸 简称cAMP 另一产物是焦磷酸PPi 哺乳动物的AC有10型 它们的分布有组织特异性 AC是一个结构十分特殊的跨膜蛋白 含有1064 1248个氨基酸残基 在构象上类似多次跨膜的离子通道蛋白 N 端在胞内 接着是6次跨膜结构 第一组跨膜域M1 然后是第1个胞内结构域C1 又分成C1a和Clb C1a在各型AC中有55 93 的同源性 再向C端又是6次跨膜结构 第二组跨膜域M2 再进入胞内形成第2个胞内结构域C2 其C2a在各型AC中也有53 89 的同源性 C2b是整个肽链的C端 C1a和C2a是AC的催化部位 这两个部位对催化作用均为必需 目前尚不知哪个部位对催化更重要 或基本上是催化部位 也不知调节部位在C1a或C2a GC的结构特点与功能 GC催化ATP生成3 5 环鸟苷一磷酸 简称cGMP 另一产物也是PPi GC也是一个家族 有多种类型 哺乳动物细胞胞质中的GC是两个大小不同亚基的二聚体血红素为其辅基 一氧化氮 NO 可通过血红素调节GC活力而引起血管扩张 膜结合性GC为单体 分子量大约为120kD 180kD 其N 端为配体结合区 在膜外接着是一段跨膜区 胞内的C端为环化酶催化区 有两个区域和腺苷酸环化酶AC的C1a和C2a区高度同源 它能催化和AC相似的反应 膜结合GC在催化性质上和胞质型的不同 底物GTP对前者呈现正协同别构效应 而对后者则没有协同效应 GC的生物效应几乎全部是通过蛋白激酶G来实现的 2 cAMP的降解细胞内cAMP磷酸二酯酶调控cAMP的水平 cAMP的水解终止了激素刺激的信号 cAMP磷酸二酯酶受到胞质Ca2 水平升高的活化 从而激活cAMP磷酸二酯酶活性 使cAMP水解成5 AMP 3 cGMP通路环鸟苷酸 cGMP 是由鸟苷酸环化酶 GC 产生的 后者不需要和G蛋白偶联而本身就是一种跨膜受体 可与外界信号分子如心钠素直接结合 cGMP通过蛋白激酶G PKG 使一系列蛋白质磷酸化引起激活或失活 从而表现生物效应 有趣的是cGMP引起的生物效应在很多方面恰巧和cAMP相反 如cGMP降低细胞内Ca2 浓度 降低心肌收缩力 而cAMP则使细胞内Ca2 浓度上升而促进心肌收缩 因此 cAMP和cGMP看作对生理效应的正负调节剂 提出所谓 阴阳 学说 四 环腺苷酸介导的跨膜信号转导 1 以cAMP为第二信使的信号分子Gs与活化腺苷酸环化酶的受体偶联 对AC有激活作用 促进cAMP的产生 兴奋性的受体 Rs Gi与抑制腺苷酸环化酶的受体偶联 对AC有抑制作用 抑制cAMP的产生 抑制性的受体 Ri 通过Gs作用的激素 下丘脑激素 垂体促激素 抗利尿激素 甲旁腺素 绒毛膜促性腺激素 胰高血糖素等及儿茶酚胺的 受体 典型配体为异丙基肾上腺素 通过细胞膜上相应的受体 将信号传至G蛋白 经Gs激活腺苷酸环化酶 AC 引起cAMP合成增多 因此 cAMP是这类激素的第二信使 通过Gi作用 AC负调控 如生长抑素 somatostatin 受体和儿茶酚胺 2受体 配体为去甲肾上腺素 通过Gi蛋白抑制AC的活性 使cAMP的浓度下调 不同组织的前列腺素E1的受体因偶联不同的G蛋白Gs或Gi 故对cAMP的生成有不同的作用 cAMP结合PKA的调节亚基 使调节亚基与催化亚基解聚而活化PKA的催化亚基 后者可通过一系列蛋白激酶引起磷酸化级联反应 最后激活或抑制一些代谢过程的关键酶 这种级联反应 可使信号分子的作用逐级放大 使胞外信号分子极微量的变化就可以引起明显的生物效应 cAMP激活PKA后 除了可以使一些代谢相关的酶发生磷酸化以调节代谢外 活化的PKA催化亚基也可以进入核内 磷酸化一些转录因子 直接调节转录因子的活性 从而产生cAMP诱导的基因表达 五 磷脂酶C 甘油二酯 蛋白激酶C介导的跨膜信号转导 磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C PI PLC 底物是磷脂酰肌醇 4 5 二磷酸 PI 4 5 P2 激活作用方式 1 通过G蛋白的作用 如肾上腺能 1受体激动剂和铃蟾肽 蛙皮素 凝血酶等 2 通过酪氨酸磷酸激酶 TPK 的作用 如表皮生长因子 EGF 和血小板源生长因子 PDGF 或非受体型TPK 如细胞因子 IL 6 3 不同途径 不同组织的受体时会引起不同的信号转导方式 如抗利尿激素 加压素 vesopressin 作用于肾脏时 主要通过cAMP通路 而作用于肝脏时则主要通过PI PLC通路 p86表4 3总结了一些重要的激活PI PLC的胞外信号分子和受体 3 甘油二酯的生成和作用机制 磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C PI PLC 激活后 催化PI 4 5 P2水解生成甘油二酯 DG 和三磷酸肌醇 IP3 DG IP3两个都是信使分子 DG是脂溶性的 生成后仍停留在膜上 DG是常规型和新型PKC的特异性激活剂 主要与PKC调节结构域中的富含Cys的模体 2 CCR2 结合 引起PKC变构 使假底物模体在空间上脱离被其阻断的催化中心而引起酶的激活 DG激活PKC的过程通常还需要Ca2 及磷脂酰丝氨酸等其他物质 来自PI 4 5 P2和来自磷脂酰胆碱 PC 的DG都能激活PKC 使PKC迅速的激活 从而引发早期的细胞反应 如激素和神经递质的释放以及酶的分泌等 4 蛋白激酶C的底物蛋白蛋白激酶C PKC 的生物效应是通过对众多底物蛋白的磷酸化来实现的 PKC作用对象包括以下六种成分 1 收缩蛋白和细胞骨架蛋白 如肌球蛋白轻链 肌钙蛋白 钙桥蛋白 微管相关蛋白等 2 酶分子 如糖原磷酸化酶激酶 糖原合成酶 甲羟戊二酰CoA还原酶 酪氨酸羟化酶 鸟苷酸环化酶 肌球蛋白轻链激酶等 3 膜蛋白 如Ca2 ATP酶 Na K ATP酶 Na H 交换系统和GTP酶激活蛋白 GAP 等 后一作用可使Ras处于激活状态 4 膜受体 如表面生长因子 EGF 受体 胰岛素受体 生长素介质C受体 白介素 2 IL 2 受体 肾上腺能受体等 通过这些受体调节区的磷酸化 对受体实现反馈调节 如EGF和胰岛素受体C端的Ser或Thr被磷酸化后 可抑制受体的TPK活性和对EGF的亲和力 5 信号转导蛋白 如Raf的Ser499位可受PKC磷酸化而激活 使PKC通路和生长因子通道 Raf MEK ERK 实行串话 crosstalking 6 转录因子 PKC可从胞液转至胞核 使癌基因编码的转录因子发生磷酸化 如使Fos和一种丝氨酸蛋白磷酸酶磷酸化 影响基因转录 PKC还可使血清反应因子 SRF 磷酸化而使SRF结合于c fos基因调节区的DNA序列 血清反应元件SRE 从而促进fos基因的转录和合成 使细胞内的Fos蛋白增加 PKC还可使穿梭蛋白 shutterprotein 样的转录因子转至细胞核 发挥转录因子的作用 调节基因转录 六 磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C 三磷酸肌醇 Ca2 介导的跨膜信号转导 磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C PI PLC 水解磷脂酰肌醇 4 5 二磷酸 PI 4 5 P2 底物 产生 三磷酸肌醇 IP3 IP3可动员细胞内钙库释放Ca2 再通过Ca2 或Ca2 钙调节蛋白 CaM 复合物转导信号 IP3对细胞内钙库的作用 IP3被内质网或肌质网膜表面的IP3受体专一性的识别 IP3本身有Ca2 通道的功能 因而开放Ca2 通道 使储存在内质网内的Ca2 释放入胞液中 使胞液中Ca2 浓度升高 IP3代谢主要有两方面途径 一是在5 磷酸酶作用下水解生成I 1 4 P2而失活 另一途径是在某种磷酸肌醇3 激酶作用下 进一步磷酸化 生成I 1 3 4 5 P4 I 1 3 4 5 P4也有第二信使功能 它可以促进Ca2 从胞外进入到胞内 最后 I 1 3 4 5 P4可以进一步水解成I 1 3 4 P3 这种肌醇三磷酸与I 1 4 5 P3不同 是一种失活形式 用以重新合成PI 4 5 P2 6 Ca2 的信使作用 Ca2 升高可以激活Ca2 钙调蛋白依赖性蛋白激酶 CaM PK 促进一系列酶磷酸化活化酪氨酸羟化酶 色氨酸羟化酶 加速儿茶酚胺 5 羟色胺等神经递质的合成CaM PK使平滑肌的肌球蛋白轻链磷酸化后 还可引起平滑肌收缩或张力增加 磷酸化细胞的微丝蛋白 微管蛋白等可调节细胞的形态和运动 Ca2 的升高还可进一步激活磷脂酶C 促进IP3产生 构成正反馈调节Ca2 离子浓度过高又能抑制IP3介导的胞内钙释放 以防Ca2 过高造成细胞损伤 七 受体酪氨酸蛋白激酶介导的跨膜信号转导 通过受体酪氨酸蛋白激酶 R TPK 介导的信号分子主要是包括某些生长因子在内的细胞因子 胰岛素因具有类似生长因子的作用 并且受体十分类似生长因子受体 故属于生长因子受体家族 1 Grb2 Sos衔接蛋白 Ras通路 鸟苷酸释放蛋白 GNRP 的作用 活化的机制可能与Ras效应结构域中的Tyr35与GTP的 磷酸结合后发生构象变化有关 Ras的GTP酶激活蛋白 GAP 也含有SH2结构 可以和活化受体直接结合 并成为其TPK的底物 通过酪氨酸酶的磷酸化 改变GAP的活性 从而调节Ras的活性 Raf MEK ERK级联系统 小G蛋白系统 PI 3K系统 2 P1 PLC 通路 PI PLC 有两个SH2结构域 也可和R TPK的某一磷酸Tyr位点结合 R TPK使PI PLC 的Tyr783 771和I254磷酸化 从而激活P1 PLC 后者使PI 4 5 P2水解生成DG 转而激活PKC 使生长因子的信号转入PKC通路 3 Pl 3K系统 Pl 3K系统除通过Ras激活 也存在不依赖Ras的激活通路 因1类PI 3K的p85蛋白调节亚基的C端带有SH2结构域 可直接和自身磷酸化的R TPK的磷酸酪氨酸位点结合 其Tyr可被R TPK磷酸化而激活 也同样可启动PI 3K PKB通路 4 非受体型TPK通路 某些非受体型TPK如Src也可通过其SH2域与活化的受体TPK结合 它的Tyr被磷酸化的活性形式同样可激活PI PLC 使信号转入PKC通路 也可激活Raf 1 使信号越过Ras而进入Raf MEK ERK系统 八 鞘磷脂 神经酰胺介导的跨膜信号转导 神经酰胺的产生有两种途径 1 神经酰胺合酶 ceramidesynthase 途径 由丝氨酸和棕榈酰CoA先缩合成3酮二氢鞘氨醇 再还原后与脂酰CoA作用 生成神经酰胺 诱导的细胞凋亡 2 神经鞘磷脂酶途径 神经鞘磷脂酶 sphingomylinase SMase 作用产生神经酰胺和磷酸胆碱 NSMase主要活化ERK信号流 导致炎症反应等 ASMase则激活SAPK JNK信号流 导致细胞凋亡等 第九节 细胞信号转导通路间的串话 一 概念 信号转导的 串话 crosstalking 细胞信号转导实际上是一个网络 各条转导通路并不是独立存在而互不相关 而是相互联络 尤似一个交通网 一条通路的激活可以启动或活化另一通路 也可以抑制另一通路 这就是所谓这对各条信号通路间的的 串话 crosstalking 这对各条信号通路间的平衡和细胞的正常活动具有十分重要的意义 1 三条MAPK信号流之间的串话 激动素 上游激动素 MEKK 三条途径的主要功能 1 Raf MEK ERK通路 细胞增殖等过程2 MEKK JN