《医学细胞生物学》PPT课件

cytology,医学细胞生物学(MedicalGytology),2号教学楼五楼Tel-mail:gdmcsw,生物学教研室BiologyDepartment医学遗传学研究室Laboratoryof,MedicalGenetics,网络信息，通讯信息、卫星信息、传媒信息,信息时代,第十二章细胞信号转导,人体细胞之间的信息传递,通过相邻细胞的直接接触来实现,通过细胞分泌各种化学物质来调节自身或其他细胞的代谢和功能,信息物质,信号转导(signaltransduction),细胞信号转导：指信息物质通过与受体结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用，直至细胞生理反应所需基因表达、各种生物学效应形成的过程。,信号转导的一般步骤,特定的细胞释放信息物质,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细胞内信使系统,靶细胞产生生物学效应,信息分子(SignalMolecules),是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称。,细胞间信息物质,激素,大多数作用时间较长,距离远。,局部化学介质,通过扩散作用到达附近的靶细胞,称为旁分泌信号，一般作用时间较短。,将自身合成的信号分子作用于自身的现象称为自分泌信号,例如生长因子、前列腺素等。,是由神经末梢释放出来的小分子物质，是神经元与靶细胞之间的化学信使。由于神经递质是神经细胞分泌的,所以又称为神经信号,神经递质,例如：乙酰胆碱、去甲肾上腺素等,细胞内信息物质,在细胞内传递细胞调控信号的化学物质。,在细胞内传递信息的小分子化合物称为第二信使(secondarymessengers),而将细胞外的信号称为第一信使(firstmessengers),负责细胞核内外信号转导的物质,称为第三信使(thirdmessengers),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。,化学性质,第二信使(secondarymessengers),细胞内五种第二信使的结构,第二信使的产生及作用,cAMP和cGMP的结构及其代谢,受体(receptor),是细胞膜上或细胞内能特异识别并结合生物信息分子，引起生物学效应的特殊蛋白质。,能与受体特异性结合的生物活性分子则称配体(ligand)。如：细胞间信息物质,配体受体结合曲线,受体的作用特点,高度专一性,高度亲和力,可饱和性,可逆性,特定的作用模式,磷酸化与脱磷酸化作用膜磷脂的代谢的影响酶促水解作用蛋白的调节,受体活性的调节,根据受体在细胞上的位置,细胞表面受体（膜受体）,细胞内受体,膜受体(membranereceptor),存在于细胞质膜上的受体，绝大部分是糖蛋白。,1.离子通道偶联受体-环状受体,作用：参与电兴奋性细胞间的突触信号快速传递特点：受体本身构成离子通道举例：N型乙酰胆碱，-氨基丁酸受体,2.G蛋白偶联受体又称七次跨膜螺旋受体/蛇型受体,G蛋白偶联受体的结构,受体结构的特点,*胞内的第二和第三个环能与G-蛋白相偶联,*受体通过不同的G蛋白而影响腺苷酸环化酶、活磷脂酶C等活性,再引起细胞内产生第二信使,G蛋白,是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜和胞质内的外周蛋白，由、三个亚基组成,有两种构象：非活化型；活化型,三个亚基结合，且亚基与GDP结合，此时为非活化状态,与亚基分离，且与GTP结合，此时为活化状态,R,H,AC,GDP,GTP,腺苷酸环化酶,AC,ATP,cAMP,信息传递过程中的蛋白,此类受体的信息传递可归纳为,3.酶偶联受体-单次跨膜螺旋受体,受体本身具有“酶”活性受体结合部位在外，催化部位在内,与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，如胰岛素受体IGF表皮生长因子受体(EGF)。,与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶联而表现出酶活性，如生长激素受体、干扰素受体。,细胞因子受体（非催化型受体）,酪氨酸蛋白激酶受体型（催化型受体）,具有鸟嘌呤环化酶活性的受体,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,cGMP作为第二信使激活蛋白激酶G（PKG),导致靶蛋白的活化。,胞内受体(intracellularreceptor),位于细胞质和细胞核中的受体，多数为DNA结合蛋白。,相关配体：类固醇激素、甲状腺素和维甲酸等,功能：多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录。,胞内受体结构示意图,高度可变区：位于N端，具有转录激活作用,DNA结合区：含有锌指结构，能与DNA结合,激素结合区：位于C端,结合激素和热休克蛋白,铰链区：与转录因子结合,cAMP-蛋白激酶A途径,Ca2+-依赖性蛋白激酶途径,cGMP-蛋白激酶途径,酪氨酸蛋白激酶途径,核因子途径,TGF-途径,主要信号转导途径,cAMP-蛋白激酶A途径,以cAMP浓度升高而激活蛋白激酶A为主要特征，是激素调控细胞代谢或基因表达的主要途径,组成,G蛋白，,胞外信息分子配体（第一信使），,受体，,腺苷酸环化酶（AC),cAMP(第二信使)，,蛋白激酶A(PKA),腺苷酸环化酶,第二信使,受体,配体(第一信使),cAMP,基本过程,cAMP(第二信使)的作用机理,PKA的激活R调节亚基C催化亚基,目录,PKA的作用,对代谢的调节作用,通过对效应蛋白的磷酸化作用，实现其调节功能,(2)对基因表达的调节作用,可与cAMP应答元件结合蛋白相互作用而调节此基因的转录。,Ca2+依赖性蛋白激酶途径,组成,胞外信息分子，受体，G蛋白,蛋白激酶CPKC)，CaM,磷脂酶C（PLC),二酰甘油(DAG)和,三磷酸肌醇(IP3)（第二信使）,(1)DAG，IP3的生物合成和功能,PIP2,PLC,DAG+IP二脂酰甘油、三磷酸肌醇,DAG，IP3的功能,DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC,IP3：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内Ca2+释放,调节基因表达PKC对基因的活化分为早期反应和晚期反应。,*PKC的生理功能,调节代谢活化的PKC引起一系列靶蛋白的丝、苏氨酸残基磷酸化。靶蛋白包括：质膜受体、膜蛋白和多种酶。,cytology,IP3、DG双信使体系模式图,cGMP的合成和降解,胞外信息分子配体（第一信使），受体（具鸟苷酸环化酶活性），cGMP(第二信使),蛋白激酶G（PKG),组成：,cGMP-蛋白激酶途径,使有关蛋白或酶类的丝、苏氨酸残基磷酸化,PKG的功能,一、信号转导分子的结构改变是许多疾病发生发展的基础,与信号转导密切相关的G蛋白基因突变可以导致一些遗传性疾病，如色盲、色素性视网膜炎、侏儒症、先天性甲状旁腺功能低下、先天性甲状腺功能低下或功能亢进等。,细胞信号转导与医学,G蛋白在细菌毒素的作用下发生化学修饰而导致功能异常是一些细菌感染致病的分子机制。这些疾病包括霍乱、破伤风等。,肿瘤的发生和发展涉及多种单跨膜受体信号通路的异常，许多癌基因或抑癌基因的编码产物都是该信号通路中的关键分子，尤其是各种蛋白酪氨酸激酶，更是与肿瘤发生密切相关。,二、细胞信号转导分子是重要的药物作用靶位,信号转导分子的激动剂和抑制剂是信号转导药物的研究出发点。,一种信号转导干扰药物是否可以用于疾病的治疗而又具有较少的副作用，主要取决于两点。一是它所干扰的信号转导途径在体内是否广泛存在，如果该途径广泛存在于各种细胞内，其副作用则很难得以控制。二是药物自身的选择性，对信号转导分子的选择性越高，副作用就越小。,基本概念,cAMP-蛋白激酶A途径、cGMP