[理学]杨荣武生物化学原理-南京大学-激素及其受体介导的信号转导ppt课件

1、激素及其受体介导的信息转导激素及其受体介导的信息转导 Hormone 希腊语希腊语 “奋起活动奋起活动经典的定义激素是由特定的组织产生并分泌到血流之中，经过血液的运输到达特定器官或组织，而引发这些器官或组织产生特定的生理生化反响的一类化学物质。更广泛的定义激素是一类非营养的、微量微摩尔或更低浓度就能发扬作用的细胞间转导信息的化学物质。就动物而言，分泌激素的细胞被称为内分泌细胞，受激素作用的细胞被称为靶细胞。 内部分泌激素 在原来的细胞内发扬作用。自分泌激素 作用于原来分泌它的细胞旁分泌激素 只作用于临近的细胞内分泌激素 激素的作用间隔远神经内分泌激素 神经细胞合成并分泌，作用间隔远。激素的分类

2、激素的分类 化学本质分为 肽类或蛋白质激素核糖体 固醇类激素酶催化，线粒体、光面内质网 氨基酸衍生物激素酶催化 脂类激素酶催化 溶解性质分为 水溶性激素 脂溶性激素 脂溶性激素和水溶性激素的性质比较脂溶性激素和水溶性激素的性质比较 特征脂溶性激素(如固醇类激素和甲状腺素)水溶性激素(如肽类激素和肾上腺素)合成后贮存结合蛋白半寿期受体作用机制除了甲状激素以外很少见总是长（数小时或数天）细胞质或细胞核（极少数细胞膜）直接是的少见短（几分钟）总是在细胞膜间接（通过第二信使） 高度的特异性受体 微量就能发扬作用 激素与受体的亲和力极高，级联式放大机制 水溶性激素的作用往往需求“第二信使(小分子) cA

3、MP、cGMP、IP3、Ca2+、DAG、神经酰胺、花生四烯酸、NO 能够产生“快反响或“慢反响 脱敏作用 终止作用配体受体受体第二信使第二信使效应效应各各级级效效应应蛋蛋白白效应效应 定义：能特异识别配体的信号分子 化学本质：糖蛋白、糖脂 细胞定位： 细胞膜受体-水溶性激素 细胞内受体-脂溶性激素 细胞质受体、核受体 受体的根本性质 与配体结合的高度专注性 与配体结合的可逆性 与配体结合的高亲和性 与配体结合的饱和性 与配体的结合可产生强大的生物学效应 1G蛋白偶联受体GPCR或7TM2离子通道受体3酶受体4酪氨酸蛋白质激酶相关受体5其他受体1 G蛋白偶联受体蛋白偶联受体 7段跨膜的段跨膜的

4、螺旋螺旋 激活异源三聚体激活异源三聚体G蛋白蛋白 人体内最大的一类细胞外表受体家族人体内最大的一类细胞外表受体家族 40%的临床上的药物作用靶点是的临床上的药物作用靶点是GPCR 人类基因组第四大基因家族人类基因组第四大基因家族 ( 800个个) 激素、趋化因子、神经递质、钙离子等。激素、趋化因子、神经递质、钙离子等。 嗅觉、视觉、味觉嗅觉、视觉、味觉2离子通道受体离子通道受体乙酰胆碱的烟碱型受体乙酰胆碱的烟碱型受体默许形状：封锁3具有内在酶活性的受体具有内在酶活性的受体4酪氨酸蛋白质激酶相关受体酪氨酸蛋白质激酶相关受体(无酶活性无酶活性) 两类：细胞质受体、细胞核受体 活性部位： 激素结合部

5、位 DNA结合部位 热激蛋白HSP90结合部位固醇类激素细胞质受体构造模型固醇类激素细胞质受体构造模型1激素的合成和分泌；2激素被运输到靶细胞；3激素与特异性受体结合，导致受体的激活；4靶细胞内的一条或几条信号转导途径被起动；5靶细胞内产生特定的生理或生化效应；6信号的终止。l 脂溶性激素的作用机制l 1. 经过细胞质受体(皮质醇和醛固酮l 2. 经过核受体(T3,T4，孕激素和雌激素l 3. 经过膜受体爪蟾的孕激素l 水溶性激素l 1. G蛋白偶联的受体作用系统l 2. 酶受体系统l 3. JAK-STAT系统l 4. 离子通道系统l 5. 其他脂溶性激素的作用机制脂溶性激素的作用机制影响下

6、游基因的表达影响下游基因的表达核受体担任与DNA结合的锌指构造糖皮质激素受体的DNA结合构造域与HRE的结合l 水溶性激素的作用机制l 1. G蛋白偶联的受体作用系统l 2. 酶受体系统l 3. JAK-STAT系统l 4. 离子通道系统l 5. 其他G蛋白偶联的受体系统l腺苷酸环化酶系统Gsl磷酸肌醇系统Gql视网膜光电信号系统Gtl嗅觉相关信号传送系统GolflNO系统G蛋白偶联的受体是细胞内最常见的一类受体 作用于膜受体的不同激素,经过不同的G蛋白介导影响质膜上某些离子通道或酶的活性，继而影响细胞内第二信使浓度和后续的生物学效应。 两类G蛋白：三聚体G蛋白、小分子G蛋白EffectorS

7、ignalG G蛋白偶联的受体蛋白偶联的受体G G蛋白蛋白三聚体三聚体G G蛋白的两种方式：蛋白的两种方式： 3 3个亚基个亚基 可解离可解离GDPGTP非活性非活性活性方式活性方式cAMP: 第二信使第二信使腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶 激素受体膜蛋白 活化G蛋白 激活腺苷酸环化酶(AC) ATP cAMP 激活蛋白激酶(PKA) 引发多种生物学效应 l腺苷酸环化酶系统肾上腺素磷酸二酯酶咖啡因咖啡因 茶碱茶碱 Protein Kinase A (PKA) Protein Kinase A (PKA)cAMPcAMP依赖蛋白激酶依赖蛋白激酶4 4个亚基个亚基:2:2催化亚基催化亚基(C) 2(C)

8、 2调理亚基调理亚基(R)(R)催化蛋白质中催化蛋白质中Ser/ThrSer/Thr残基磷酸化残基磷酸化ProteinOH + ATPProteinOPOOO+ ADPPiH2O Protein Kinase Protein Phosphatase 许多酶的活性遭到侧链氨基酸残基磷酸化的调控蛋白激酶蛋白激酶磷酸酶磷酸酶糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b激酶激酶 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b激酶激酶无活性无活性 有活性有活性 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶b 糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶a 糖原糖原 葡糖葡糖-1-磷酸磷酸PKACyclic Nucleotide Metabolism - cAMP Cyclic N

9、ucleotide Metabolism - cAMP 肾上腺素：1081010 mol/L5mmol/L 葡萄糖放大300万倍几秒钟PKA的两种效应：快反响：细胞质中，磷酸化多种蛋白质或酶慢反响：细胞核，磷酸化转录因子CREBPKA的 “慢反响 激素受体膜蛋白 活化Gq 激活磷脂酶C(PLC) 磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸 (PIP2) DAG二酰甘油 IP3肌醇三磷酸 激活蛋白激酶C 细胞内的Ca2+浓度升高 (PKC) 与钙调蛋白结合l 磷酸肌醇系统促性腺激素释放激素磷酸肌醇系统促性腺激素释放激素第二信使第二信使DAG激活Ser/Thr残基磷酸化靶蛋白：质膜受体、载体蛋白、细胞骨架和多种酶

10、调理基因表达Protein Kinase C (PKC)l哺乳动物视杆细胞上光信号的转导和转变哺乳动物视杆细胞上光信号的转导和转变光信号转导中膜电位的变化光信号转导中膜电位的变化l嗅觉产生的分子机制嗅觉产生的分子机制由NO合酶催化Arg转变而来强效血管扩张剂，参与多种生理功能NO 第一信使 cGMP第二信使 Ca2+第三信使NO系统图解系统图解1998年诺贝尔生理医学奖得主路易斯博士：处理心脑血管疾病的独一途径是提升体内的一氧化氮。 作用于膜受体的不同激素,经过不同的G蛋白介导影响质膜上某些离子通道或酶的活性，继而影响细胞内第二信使浓度和后续的生物学效应。 受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶PK

11、G系统系统受体酪氨酸蛋白激酶受体酪氨酸蛋白激酶RTK系统系统受体丝氨酸受体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶系统苏氨酸蛋白激酶系统(自学自学)受体酪氨酸磷酸酶系统受体酪氨酸磷酸酶系统(自学自学) 实例心钠素 ANF 特征 1. 不需求G蛋白 2. 酶受体 GC活性 3. 第二信使cGMP 4. 蛋白质激酶PKG心钠素的作用图解心钠素的作用图解普通性质：1经过该系统发扬作用的激素主要是一些生长因子2受体具有潜在的酪氨酸蛋白激酶的活性3受体具有高度保守的构造4普通会激活特定基因的表达，是将胞外信息转导到核内的最重要途径。5酪氨酸残基的脱磷酸化由专门的蛋白质酪氨酸磷酸酶催化完成。6该系统与细胞的癌变有亲密的联络。几种生长因子受体的构造几种生长因子受体的构造RTK系统受体的激活系统受体的激活RTK系统的分子机制系统的分子机制 实例: 脂瘦素 根本特征 这类膜受体虽然没