细胞信号转导及与相关疾病综述

1、细胞信号转导与与相关疾病综广医大雪银孔颖诗郭欣仪淑珍谭丞茵小组摘要：由于细胞的信号转导功能就是机体生理功能调节的细胞和分子机制， 所以信号转导通路与信号分子、信号分子间的以与信号通路间的相互 作用的改变，是许多人类疾病的分子根底，这已在癌症、动脉硬化、 心肌肥大、炎症疾病以与神经退行性疾病等开展的病理机制研究中取 得了显著进展。关键词：信号转导，受体，配体，介导等一、信号传导的概念：是指生物学信息兴奋或抑制在细胞间或细胞转 换和传导，并产生生物效应的过程。信号转导的核心在于通过特定信 号通路进展生物信息的细胞转换与传递过程并涉与对相关蛋白质基 因表达过程的调控。二、信号转导的生理意义：1其本质

2、上就是细胞核分子水平的功能调节,是机体生命活动中的生理功能调节的根底。2信号转导中的信号指的是生物学信号，可以是物理信号，如电、声光等，更多的是以化学 物质为载荷物体的化学信号，如激素、神经递质等。3信号转导的结果即生物效应是各式各样的，可为对靶细胞功能的硬性，或为对靶 细胞代、分化和生长发育的影响，甚至是对靶细胞形态结构和生存状 态等方面的影响。三、与信号转导作用有关物质的概念与性质1) 受体：是指细胞中具有承受和转导信息功能的蛋白质，分布 于细胞膜中的受体称为膜受体，位于细胞质和核的受体那么 称之为胞质受体和核受体 离子通道型受体：是一种同时具 有受体和离子通道功能的蛋白质分子，属于化学门

3、控通道， 他们承受的化学信号绝大多数是神经递质，激活后可引起离 子的跨膜流动。 G蛋白耦联受体:是指激活后作用于之耦 联的G蛋白，然后一发一系列以信号蛋白为主的级联反响而 完成跨膜信号转导的一类受体。 酶联型受体:是指自身就 具有酶的活性或能与酶结合的膜受体。招募型受体：也是单个跨膜受体，受体分子的胞域没有任何酶的活性，故不能 进展生物信号的放大。核受体:实质上是激素调控特定蛋 白质转录的一大类转录调节因子，包括类固醇激素，维生素 D3受体，甲状腺激素受体和维甲酸受体等。2) 配体：凡能与受体发生特异性结合的活性物质称之为配体3) G蛋白耦联受体：是指激活后作用于与之耦联的 G蛋白，然后引发一

4、系列以信号为主的级联反响而完成跨膜信号转导的一类受 体。4) G蛋白：是鸟苷酸结合蛋白的简称，是 G蛋白耦联受体联系胞信号通路的关键蛋白。5) G蛋白效应器：是指G蛋白直接作用的靶标，包括效应器酶、膜离子通道以与膜转运蛋白等。6) 第二信使：是指激素、神经递质、细胞因子等细胞外信号分子第一信使作用于膜受体后产生的细胞信号分子。7) 蛋白激酶：是一类将ATP分子上的磷酸基因转移到底物蛋白而产生蛋白磷酸化的酶类。8) 酶联型受体：是指其自身就具有酶的活性或能与酶结合的膜受体。这类受体的结构特点：每个受体分子只有一个跨膜区段， 其胞外结构域含有可结合配体的部位，而胞结构域那么具有酶 的活性或含能与酶

5、结合的位点。9) 招募型受体：也是单个跨膜受体，受体分子的胞没有任何的活性，故不能进展生物信号的放大。10) 核受体：由于胞质受体在于配体结合后，一般也要转入核发挥作用，因而常把细胞的受体统称为核受体。核受体实质上是激素 调控特定蛋白质转录的一大类转录调节因子。四、离子通道型受体介导的信号转导1)离子通道型受体本身就是离子通道当配体 冲动剂与受体结合时, 离子通道开放，细胞膜对特定离子的通透性增加，从而引起细胞电位 改变，表现出路径简单和速度快的特点。常见的非选择性的阳离子通 道受体有烟碱N型乙酰胆碱受体nAChR、谷氨酸促离子型受体ACh 等。2离子通道型受体介导的信号转导还包括电压门控通道

6、和机械门控 通道。尽管电压门控通道和机械门控通道不称受体，但它们也能将承 受的物理信号转换成细胞膜电位改变， 具有与化学门控通道类似的信 号功能，故也可归入离子通道型受体介导的信号转导中。与离子通道 型受体不同的只是承受的是电信号和机械信号，但它们也通过离子通道的活动和跨膜离子电流将信号转导到细胞。五、G蛋白耦联受体介导的信号转导 配体一受体一G蛋白一G蛋白效应器 第二信使一功能效应1、受体-G蛋白-AC-cAMP-PKA!路/cAMP第二信使系统关键信号分 子 cAMP胞外信号分子第一信使、配体G蛋白藕联受体-Gs腺苷酸环 化酶AC 一环礪酸腺苷第二信使、cAMP 一蛋白激酶A PKA -功

7、能效应该通路中的受体依据其所耦联的 G蛋白类型不同，可发挥相互拮抗 的作用。假设活化受体激活的 G蛋白为家族中的某一亚型，这类 G 蛋白活化后抑制腺苷酸环化酶活性，降低环一磷酸腺苷水平。另外， cAMP除了通过PKA磷酸化下游蛋白而产生生物效应外，还可直接作 用于膜离子通道而产生信号转导作用。2受体-G蛋白-PLC-IP-Csi和DG-PKC1路仲3和DG第二信使系统关 键信号分子IP3和DG胞外信号分子第一信使-Gi或Gq-磷脂酶C PLC 一二磷酸磷 脂酰肌醇一三磷酸肌醇IP3和二酰甘油(DG);三磷酸肌醇IP3、至 质网或肌质网钙离子释放和胞质中钙离子浓度升高。二酰甘油(DG)与钙离子和

8、膜磷脂中的磷脂酰丝氨酸共同将胞质中的蛋白激酶C(PKC)结合于膜外表并使之激活。IP3可被IP3磷酸单脂酶降解而消除。PKC属于丝氨酸/氨酸蛋白激酶， 其结构中含疏水性调节区和亲水性催化区，调节区有DG磷脂和Ca2+ 的结合部位。由于PKC有多种亚型，且各自的激活条件、组织分布以 与底物特性均有所不同，PKC激活后使底物蛋白磷酸化可产生多种生 物效应。同时，由于PKC激活后常与膜脂质、DG和Ca2+形成复合物， 故被PKC催化的底物多为膜蛋白。3CT+信号系统由IP3触发从胞钙库释放进胞质的ca,以与细胞膜 中电压门控或化学门控通道由胞外进入胞的 Cc2+，一方面作为带电离 子可影响膜电位而直

9、接改变细胞的功能，但更重要的是作为第二信 使，通过与胞多种底物蛋白相结合而发挥作用， 参与多种胞信号转导 过程。六、酶联型受体介导的信号转导 当受体的细胞外局部与配体结合后 便可引起受体分子胞质侧局部酪氨酸激酶的活化，继而触发各种信号 蛋白沿不同的路径的信号转导。能与受体结合而完成信号传导的细胞 外分子主要是各种生长因子。1酪氨酸蛋白激酶受体胰岛素与生长因子表皮生长因子，血小 板源生长因子和肝细胞生长因子等 一一与络氨酸激酶受体结合一一 胞质侧活性部位活化2络氨酸激酶结合型受体干扰素，白细胞介素和生长激素等 与络氨酸激酶结合型受体结合 与胞质络氨酸激酶结合并使之激 活3受体鸟苷酸环化酶心房钠尿

10、肽和脑钠尿肽一一与鸟苷酸环化酶 受体结合一一激活鸟苷酸环化酶一一催化 GTP生成cAMP结合并 激活PKG对底物蛋白磷酸实现信号转导七、招募型受体介导的信号转导受体胞外域一旦与受体结合，其胞域即可 在胞质侧招募激酶或转接蛋白，激活下游不涉与经典第二信使的信号 传导通路。如细胞因子受体介导的 JAK-STATW号通路等，它主要调 控造血细胞与免疫细胞的功能。招募型受体对信号转导的特异性通常 需要共受体或受体寡聚化来实现，招募型受体的配体主要是细胞因子八、核受体介导的信号转导类固醇激素进入胞质与受体结合形成激素-受 体复合物后，核受体便与热休克蛋白解离，核受体域的核转位信号暴露，激素-受体复合物即

11、转位至核，再以二聚体形式与核靶基因上 HRE 结合DNA吉合型受体，从而调节靶基因转录并表达特定的蛋白质产 物，引起细胞功能改变。位于核的核受体不需要与热休克蛋白结合， 在未与配体结合前就与靶基因的 HRE呆持结合状态，也没有转录激活 作用，只有在与相应配体结合后，才能激活转录过程。九、受体介导的信号传导的不同点 1离子通道型受体一一路径简单，速度快2G蛋白耦联受体一一路径复杂，速度慢，需要多级信号 分子中继，作用围广，能增强信号的放大作用胞质侧无酶活性3酶联型受体一一胞质侧具有酶活性十、细胞信号转导异常与疾病1信息分子异常 指细胞信息分子过量或缺乏。如胰岛素生成减 少，体产生抗胰岛素抗体或胰

12、岛素拮抗因子等，均可导致胰岛素的相 对或绝对缺乏，引起高血糖。2受体信号转导异常指受体的数量、结构或调节功能改变，使其不能正确介导信息分子信号的病理过程。原发性受体信号转导异 常，如家族性肾性尿崩症是ADH受体基因突变导致ADH的反响性降低， 对水的重吸收降低，引起尿崩症。继发性受体异常指配体的含量、PH 磷脂环境与细胞合成与分解蛋白质等变化引起受体数量与亲和力的 继发性改变。如心力衰竭是，B受体对儿茶酚胺的刺激发生了减敏反 响，B受体下调，是促进心力衰竭开展的因素之一。3G蛋白信号转导异常 如假性甲状旁腺机能减退症PHP是由于 靶器官对甲状旁腺PTH的反响性降低而引起的遗传性疾病。 PTH

13、受体与Gs耦联。PHP1A型的发病机制是由于编码 Gsa等位基因的单个 基因突变，患者GsamRN可比正常人降低50%导致PTH受体与腺苷 酸环化酶AC之间信号转导脱耦联。4细胞信号的转导异常细胞信号转导涉与大量信号分子和信号蛋白，人一环节异常均可通过级联反响引起疾病。如CeT是细胞重要的信使分子之一。在组织缺血-再灌注损伤过程中，胞浆CeT浓度升高， 通过下游的信号转导途径引起组织损伤。5多个环节细胞信号的转导异常在疾病的发生和开展过程中，可涉与多个信息分子影响多个信号转导途径，导致复杂的网络调节失 衡。以非胰岛素依赖性糖尿病NIDDM为例加以说明。胰岛素受体 属于TPK家族，受体后可激活磷

14、脂酰肌醇 3激酶PI3K，启动与代 和生长有关的下游信号转导过程。NIDDM发病涉与胰岛素受体和受体 后多个环节信号转导异常：受体基因突变使受体合成减少或结构异 常，受体与配体的亲和力降低或受体活性降低。受体后信号转导异 常：PI3K基因突变可产生胰岛素抵抗，使胰岛素对 PI3K的激活作用 减弱。6同一刺激引起不同的病理反响 投以激素作用于不同的受体，从而 引起不同的反响。例如感染性休克发病过程中，在同一刺激源毒素 作用下使交感神经兴奋，假设作用于a受体，那么引起动脉收缩表现 为冷休克;假设交感神经兴奋激活B受体，使动、静脉短路开放，那么 表现为暖休克。7不同刺激引起一样的病理反响不同的信号途径之间存在广泛交 叉，不同刺激常可引起一样的病理反响或疾病。例如心肌肥大的发病 过程中，心肌负荷过重引起的机械刺激，神经体液调节产生的去甲肾 上腺素、血管紧等，可通过不同的信号转导蛋白的传递，最终引起一 样的病理反响一一心肌肥大。十一、细胞信号转导异常性疾病防治的病理生理学根底1调整细胞外信息分子的水平2调节受体的结构和功能3调节细胞信使分子或信号转导蛋白4调节和核转录因子的水平参考文献：1. 生理学朱大年，王庭槐主编.一8版.一：人民卫生，2021 P19-P262. 细胞信号转导异常与疾病zhidao.baidu./li nk?