细胞信号转导障碍与疾病ppt课件

1、l主要内容：主要内容：l1 1、细胞信号转导的定义、细胞信号转导的定义l2 2、细胞信号的接纳与转导、细胞信号的接纳与转导l3 3、细胞信号转导妨碍与疾病、细胞信号转导妨碍与疾病l细胞经过胞膜或胞内受体感受胞外细胞经过胞膜或胞内受体感受胞外信息的刺激、经过胞内信号转导系统影信息的刺激、经过胞内信号转导系统影响其生物学功能的过程。响其生物学功能的过程。l 信号转导通路的组成包括胞外信息、信号转导通路的组成包括胞外信息、受体、信号转导通路、终端。受体、信号转导通路、终端。 以激素为例展现细胞膜受体在信号转导中的作用以激素为例展现细胞膜受体在信号转导中的作用细胞膜细胞膜膜受体膜受体激素第一信使激素第

2、一信使G G蛋白蛋白腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶GTPGTPGDPGDPATPATPcAMPcAMP第二信使第二信使依赖于依赖于cAMPcAMP的蛋白激酶的蛋白激酶蛋白质磷酸化蛋白质磷酸化效应效应l一物理信号：一物理信号：l如光、电、机械刺激、紫外线、温度、浸透压等。如光、电、机械刺激、紫外线、温度、浸透压等。l二化学信号：二化学信号：l1 1、体液因子：激素、神经递质、细胞因子等。、体液因子：激素、神经递质、细胞因子等。l2 2、气味分子：、气味分子：l3 3、细胞代谢产物、药物等：、细胞代谢产物、药物等：l水溶性化学信息分子肽类激素、生长因子不能直接穿过水溶性化学信息分子肽类激素、生长因子不能

3、直接穿过细胞膜，需求与膜外表的特殊受体结合，才干将信息传到细胞内。细胞膜，需求与膜外表的特殊受体结合，才干将信息传到细胞内。此过程称跨膜信号转导。此过程称跨膜信号转导。l脂溶性化学信息分子类固醇、甲状腺激素能直接穿过细脂溶性化学信息分子类固醇、甲状腺激素能直接穿过细胞膜与胞浆或核内受体结合，诱发细胞特定的应对效应。胞膜与胞浆或核内受体结合，诱发细胞特定的应对效应。 l一信号的接纳与跨膜转导：一信号的接纳与跨膜转导：l1 1、膜受体介导的跨膜信号转导：、膜受体介导的跨膜信号转导：l膜受体包括离子通道型受体、膜受体包括离子通道型受体、G G蛋白偶联受蛋白偶联受体、具有酶活性的受体、体、具有酶活性的

4、受体、TNFTNF受体超家族、细胞受体超家族、细胞粘附分子等。粘附分子等。l离子通道型受体存在于细胞膜和内质网膜，离子通道型受体存在于细胞膜和内质网膜，由多个亚基组成。具有四个跨膜段、蒹有受体和由多个亚基组成。具有四个跨膜段、蒹有受体和离子通道两种功能，与配体信息分子结合后离子通道两种功能，与配体信息分子结合后通道开放，离子跨膜流动转导信号，包括烟碱型通道开放，离子跨膜流动转导信号，包括烟碱型乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体nAchRnAchR、A A型型氨基丁酸受体氨基丁酸受体GAABAARGAABAAR与与5 5HTHT受体中的受体中的5 5HT3RHT3R。 光受体介导的信号转导光受体介导的信号

5、转导Na+Na+通道通道光信号光信号磷酸二酯酶磷酸二酯酶细胞膜细胞膜cGMPcGMP5 5-GMP-GMPG G蛋白蛋白光感受细胞光感受细胞光信号经过光感受细胞光信号经过光感受细胞激活激活G G蛋白，再激活磷酸二酯酶蛋白，再激活磷酸二酯酶后者使后者使cGMPcGMP分解为分解为5 5-GMP-GMP，抑制抑制cGMPcGMP对对Na+Na+通道的活化，通道的活化，使细胞膜处于超极化形状，以此传送兴奋信息。使细胞膜处于超极化形状，以此传送兴奋信息。G G蛋白偶联受体：蛋白偶联受体：为七次跨膜受体，其配体信息分子包括多种激素、神经递为七次跨膜受体，其配体信息分子包括多种激素、神经递质、神经肽、趋化

6、因子、质、神经肽、趋化因子、PGPG、光、气味分子等。、光、气味分子等。G G蛋白由蛋白由、三个亚基组成，其中三个亚基组成，其中亚基能与亚基能与GTPGTP启动信号转导；与启动信号转导；与GDPGDP结合终结合终止信号转导，起分子开关的作用。止信号转导，起分子开关的作用。 一次跨膜具有酶活性的受体包括酪氨酸蛋白激酶型受体一次跨膜具有酶活性的受体包括酪氨酸蛋白激酶型受体PTKPTK、丝、丝/ /苏氨酸蛋白激酶型受体、鸟氨酸环化酶型受体。配苏氨酸蛋白激酶型受体、鸟氨酸环化酶型受体。配体与受体结合后导致酶的激活，后者对底物蛋白作用，信号进一体与受体结合后导致酶的激活，后者对底物蛋白作用，信号进一步转

7、导。步转导。 离子通道型受体离子通道型受体细胞膜细胞膜nAchRnAchR、谷氨酸受体、谷氨酸受体甘氨酸受体、甘氨酸受体、GABARGABARGTP GDPGTP GDPG G蛋白偶联受体蛋白偶联受体跨膜受体跨膜受体具有酶活性受体具有酶活性受体催化区催化区酪氨酸蛋白激酶型受体酪氨酸蛋白激酶型受体丝丝/ /苏氨酸蛋白激酶型受体苏氨酸蛋白激酶型受体酪氨酸蛋白磷酸酶型受体酪氨酸蛋白磷酸酶型受体鸟氨酸环化酶型受体鸟氨酸环化酶型受体a a亚基与亚基与GTPGTP结合启动结合启动信号转导；与信号转导；与GDPGDP结结合信号转导终止合信号转导终止核受体存在于胞浆或核内核受体存在于胞浆或核内细胞核膜细胞核膜

8、甾体激素受体甾体激素受体甲状腺素受体甲状腺素受体维甲酸受体维甲酸受体与配体结合之后与配体结合之后核受体配体依赖的转录调理因子核受体配体依赖的转录调理因子与配体结合之前与配体结合之前配体结合区配体结合区与配体结合后与配体结合后构象变化，并与核内构象变化，并与核内靶基因中的激素反响靶基因中的激素反响元件结合。再经过元件结合。再经过与转录中介因子、根底转导因子和其它转录因子间相互作用，激活与转录中介因子、根底转导因子和其它转录因子间相互作用，激活或抑制靶基因的表达，调理机体的生长、发育、生殖并参与体内的或抑制靶基因的表达，调理机体的生长、发育、生殖并参与体内的免疫与炎症反响。免疫与炎症反响。靶基因靶

9、基因2 2、物理信号的接纳与转导：、物理信号的接纳与转导：知光信号是经过视网膜细胞中的光受体紫红质接受和转导的。知光信号是经过视网膜细胞中的光受体紫红质接受和转导的。神经系统信号经过电压敏感的离子以动作电位方式沿神经纤神经系统信号经过电压敏感的离子以动作电位方式沿神经纤维传送，到了突触部位电信号变成光信号，突触前膜释放神经递质维传送，到了突触部位电信号变成光信号，突触前膜释放神经递质被突触后膜受体接受，再将化学信号转变成电信号传送。被突触后膜受体接受，再将化学信号转变成电信号传送。 l1 1、细胞内信使蛋白激酶介导的信号通路：、细胞内信使蛋白激酶介导的信号通路：l1 1腺苷酸环化酶：腺苷酸环化

10、酶：l该酶与刺激性该酶与刺激性G G蛋白蛋白GsGs和抑制性和抑制性G G蛋白蛋白GiGi偶偶联，联，GsGs激活该酶产生第二信使激活该酶产生第二信使cAMPcAMP；GiGi那么抑制该酶活那么抑制该酶活性。性。l2 2磷脂酶：磷脂酶：l包括磷脂酶包括磷脂酶A2A2PLA2PLA2、磷脂酶、磷脂酶C CPLCPLC、磷脂酶、磷脂酶D DPLDPLD等。激活的磷脂酶分解膜磷脂产生花生四烯酸、等。激活的磷脂酶分解膜磷脂产生花生四烯酸、三磷酸肌醇三磷酸肌醇IP3IP3、二酰甘油、二酰甘油DAGDAG，又称甘油二酯、，又称甘油二酯、PGPG、磷脂酸、磷脂酸PAPA、磷酸胆碱、神经酰胺等第二信使，、磷酸

11、胆碱、神经酰胺等第二信使，再继续将信号传向下游。再继续将信号传向下游。 3 3磷脂酰肌醇激酶：磷脂酰肌醇激酶：包括磷脂酰肌醇包括磷脂酰肌醇3 3、4 4、5 5激酶激酶PI-3KPI-3K、PI-4KPI-4K、PI-5KPI-5K。磷脂酰肌醇激酶产生的细胞内信使第二信使再激活信使磷脂酰肌醇激酶产生的细胞内信使第二信使再激活信使依赖的蛋白激酶如依赖的蛋白激酶如cAMPcAMP依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶A APKAPKAcGMPcGMP依赖的蛋白激依赖的蛋白激酶酶G GPKGPKG、磷脂和钙离子依赖的蛋白激酶、磷脂和钙离子依赖的蛋白激酶C CPKCPKC，由此信号进，由此信号进一步转导，产生生

12、物效应。一步转导，产生生物效应。 2 2、小、小G G蛋白介导的信号转导通路：蛋白介导的信号转导通路：小小G G蛋白分子量小，由一条亚基组成。能与蛋白分子量小，由一条亚基组成。能与GDPGDP或或GTPGTP结合，鸟结合，鸟苷酸交换因子苷酸交换因子/ /蛋白促进小蛋白促进小G G蛋白释放蛋白释放GDPGDP结合结合GTPGTP为正调控蛋白。为正调控蛋白。GTPGTP酶激活蛋白能提高小酶激活蛋白能提高小G G蛋白的蛋白的GTPGTP酶活性，使酶活性，使GTPGTP水解为水解为GDPGDP为负为负调控蛋白。多种细胞外信号使小调控蛋白。多种细胞外信号使小G G蛋白从非活性的蛋白从非活性的GDPGDP

13、结合方式转变结合方式转变为有活性的为有活性的GTPGTP结合方式，导致信号的进一步转导。结合方式，导致信号的进一步转导。 3 3、直接通路：、直接通路：多数细胞因子受体、淋巴细胞抗原受体、部分细胞粘多数细胞因子受体、淋巴细胞抗原受体、部分细胞粘附分子受体本身无附分子受体本身无PTKPTK酪氨酸蛋白激酶活性，当它们酪氨酸蛋白激酶活性，当它们与配体结合后，与这些受体结合的与配体结合后，与这些受体结合的PTKPTK存在于细胞内存在于细胞内也被激活，经过酪氨酸的磷酸化反响启动细胞内不同信号也被激活，经过酪氨酸的磷酸化反响启动细胞内不同信号转导通路，导致信号转导。转导通路，导致信号转导。 上上述述信信号

14、号转转导导通通路路组组成成不不同，同，但但是是在在启启动动细细胞胞内内信信号号转转导导的的过过程程中中都都能能激激活活蛋蛋白白激激酶，酶，同同时时细细胞胞内内还还存存在在与与它它们们作作用用相相反反的的蛋蛋白白磷磷酸酸酶，酶，经经过过对对蛋蛋白白质质的的磷磷酸酸化化或或去去磷磷酸酸化化的的作作用用控控制制信信号号的的转转导导或或终终止；止；信信号号的的发发散散或或整整合，合，最最终终完完成成对对胞胞外外信信号号的的反反响。响。因因此此蛋蛋白白质质的的磷磷酸酸化化或或去去磷磷酸酸化化是是信信号号转转导导过过程程中中的的共共同同通通路路是是细细胞胞生生长、长、发发育、育、凋凋亡、亡、癌癌变变的的调

15、调控控中中心。心。 上述信号转导通路组成不同，但是在启动细胞内信号上述信号转导通路组成不同，但是在启动细胞内信号转导的过程中都能激活蛋白激酶，同时细胞内还存在与它转导的过程中都能激活蛋白激酶，同时细胞内还存在与它们作用相反的蛋白磷酸酶，经过对蛋白质的磷酸化或去磷们作用相反的蛋白磷酸酶，经过对蛋白质的磷酸化或去磷酸化的作用控制信号的转导或终止；信号的发散或整合，酸化的作用控制信号的转导或终止；信号的发散或整合，最终完成对胞外信号的反响。因此蛋白质的磷酸化或去磷最终完成对胞外信号的反响。因此蛋白质的磷酸化或去磷酸化是信号转导过程中的共同通路是细胞生长、发育、凋酸化是信号转导过程中的共同通路是细胞生

16、长、发育、凋亡、癌变的调控中心。亡、癌变的调控中心。 l核受体包括甾体激素受体、甲状腺素受体、核受体包括甾体激素受体、甲状腺素受体、维甲酸受体。维甲酸受体。l 存在于细胞浆和核内。当其与配体结合后发存在于细胞浆和核内。当其与配体结合后发生构象变化，能与核内靶基因中的激素反响元件生构象变化，能与核内靶基因中的激素反响元件结合，激活或抑制靶基因，调理机体的生长、发结合，激活或抑制靶基因，调理机体的生长、发育、生殖与参与体内的免疫与炎症反响。育、生殖与参与体内的免疫与炎症反响。 l一经过可逆的磷酸化快速调理效应器的活一经过可逆的磷酸化快速调理效应器的活性：性：l信号转导系统经过蛋白激酶或磷酸酶对蛋白

17、信号转导系统经过蛋白激酶或磷酸酶对蛋白质进展可逆的磷酸化修饰，调理各种靶蛋白代质进展可逆的磷酸化修饰，调理各种靶蛋白代谢酶、离子通道、泵、受体、运输蛋白、收缩蛋谢酶、离子通道、泵、受体、运输蛋白、收缩蛋白、核内蛋白的活性和功能，导致快速的生物白、核内蛋白的活性和功能，导致快速的生物效应神经兴奋与抑制、肌肉的收缩、腺体的分效应神经兴奋与抑制、肌肉的收缩、腺体的分泌、离子转运、物质代谢等。泌、离子转运、物质代谢等。 蛋白质的磷酸化与去磷酸化蛋白质的磷酸化与去磷酸化蛋白质蛋白质蛋白激酶蛋白激酶nNTPnNTPnNDPnNDP蛋白质蛋白质-Pi-Pi蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶nPinPiH2OH2Ol细胞外

18、信号调理基因转录有二种方式：细胞外信号调理基因转录有二种方式：l一是细胞外信号启动细胞内信号转导，在信号通路一是细胞外信号启动细胞内信号转导，在信号通路中激活的蛋白激酶首先磷酸化细胞内现存的转录因子，中激活的蛋白激酶首先磷酸化细胞内现存的转录因子，导致转录因子的激活与导致转录因子的激活与DNADNA的结合力加强，产生新的转的结合力加强，产生新的转录因子并转入核内，诱导晚期基因的表达，使细胞发生录因子并转入核内，诱导晚期基因的表达，使细胞发生分裂、分化，导致细胞构造和功能的改动；分裂、分化，导致细胞构造和功能的改动；l二是细胞外信号脂溶性直接进入细胞与细胞内二是细胞外信号脂溶性直接进入细胞与细胞

19、内或核内作为转录因子的受体结合，再经过调理靶基因的或核内作为转录因子的受体结合，再经过调理靶基因的表达产生较缓慢的生物效应表达产生较缓慢的生物效应 细胞因子与受体结合后启动的细胞因子与受体结合后启动的JAK-STATJAK-STAT通路通路细胞膜细胞膜 细胞细胞因子因子JAKJAK非受体酪氨酸蛋白激酶非受体酪氨酸蛋白激酶r rr rJAKJAK受体二聚化受体二聚化JAKJAKJAKJAKp pP PP PP PJAKJAKJAKJAKJAKJAKSTAT-XSTAT-XSATA-YSATA-Y信号转信号转导和转录导和转录激活因子激活因子STAT-YSTAT-YSTAT-XSTAT-XSTAT-

20、YSTAT-YSTAT-XSTAT-XDNADNA细胞因子应对元件细胞因子应对元件RNARNA诱导转录诱导转录细胞表型改动细胞表型改动核膜核膜与与DNADNA结合结合STATSTAT的二聚化的二聚化细胞浆细胞浆细胞核细胞核l信号消除的重要性不亚于信号的产生。信号消除的重要性不亚于信号的产生。l由于信号的累积或长期作用对正常细胞均是有害无由于信号的累积或长期作用对正常细胞均是有害无益。在信号转导过程中，多种信号转导分子被反复运用，益。在信号转导过程中，多种信号转导分子被反复运用，所以被激活后的信号转导分子要迅速恢复原来的形状，所以被激活后的信号转导分子要迅速恢复原来的形状，以便接受下一次信号刺激

21、。以便接受下一次信号刺激。l信号终止可发生在信号转导中的各个环节。信号终止可发生在信号转导中的各个环节。l作为第一信使的信息分子很快被降解或重吸收。作为第一信使的信息分子很快被降解或重吸收。l 受体被内吞而失去作用。受体被内吞而失去作用。l 与与G G蛋白或小蛋白或小G G蛋白结合的蛋白结合的GTPGTP被水解成被水解成GDPGDP失活，失活，l 被蛋白激酶磷酸化的转导蛋白可在蛋白磷酸酶的作被蛋白激酶磷酸化的转导蛋白可在蛋白磷酸酶的作用下去磷酸化失活，用下去磷酸化失活，l 第二信使被降解。信号终止妨碍可导致疾病的发生。第二信使被降解。信号终止妨碍可导致疾病的发生。 细胞信号转导主要途径方式图细

22、胞信号转导主要途径方式图胞膜胞膜光光激素等激素等生长生长因子因子细胞细胞因子因子甾激素甾激素第一信使第一信使受受体体酪氨酸酪氨酸蛋白激蛋白激酶受体酶受体受受体体胞质受体胞质受体TFTF效应器效应器cAMPcAMPPKAPKAP.P.酶蛋白酶蛋白生理功生理功能调理能调理Ca+Ca+CDPKCDPKDGDGIP3IP3Ca+Ca+结合蛋白结合蛋白(CaM(CaM等等) )CaM-PKCaM-PKPKCPKCRasRas途径途径MAPKMAPKP.P.转录因子转录因子JAKJAK一类新的酪氨一类新的酪氨酸蛋白激酶家酸蛋白激酶家族族一类新的一类新的转录因子转录因子STATSTAT细胞核细胞核DNADNAmRNAmRNA核受体核受体酶蛋白酶蛋白蛋白蛋白IP3IP3：三磷酸肌醇：三磷酸肌醇DGDG：二酰甘油：二酰甘油PKAPKA：依赖：依赖cAMPcAMP的蛋白激酶的蛋白激酶PKPK：依赖：依赖Ca+Ca+与磷脂的蛋白激酶与磷脂的蛋白激酶CaM.PKCaM.PK：依赖：依赖Ca+Ca+。CaMCaM的蛋白激酶的蛋白激酶CDPKCDPK：依赖：依赖Ca+Ca+的蛋白激酶的蛋白激酶MAPKMAPK：有丝分裂原蛋白激酶有丝分裂原蛋白激酶JAKJAK：蛋白激酶：蛋白激酶TFTF：转录因子：