第7章-细胞信号转导

第七章

细胞的社会联系Ⅲ.

细胞信号转导1诺贝尔医学与生理学奖1998： RobertFurchgott LouisIgnarro FeridMurad发现并提出NO是体内重要的信号分子1971： Sutherlandetal.阐明cAMP的功能，并提出第二信使学说22000年的诺贝尔医学与生理学奖3两位美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克因发现人类嗅觉系统的奥秘而荣获今年的诺贝尔医学奖。他们所进行的一系列先驱性的研究向我们清楚地阐释了我们的嗅觉系统是如何运作的。他们发现了一个大型的基因家族。这一基因家族由1000种不同的基因组成，这些基因构成了相当数量的气味受体种类。这些受体位于嗅觉受体细胞之内，这些细胞在鼻上皮的上端，可以探测到吸入的气味分子。瑞典科学院公布诺贝尔医学奖获得者研究成果---2004美国科学家理查德-阿克塞尔和琳达-巴克分享殊荣The

Nobel

Prize

in

Physiology

or

Medicine

for

2004jointlytoRichardAxelandLindaB.

Buckfortheirdiscoveriesofodorantreceptorsandtheorganizationoftheolfactorysystem4第三节 细胞表面受体介导的信号跨膜传递第一节信号转导概述第二节 细胞内受体介导的信号转导第四节信号传递网络5第一节信号转导概述通讯6本节内容:细胞的通讯与细胞识别信号转导系统的组成环节信号转导系统及特征7

细胞通讯的一般过程◆信息的产生（与传递）

信号分子◆细胞识别（Cellrecognition）

受体蛋白◆信号转导（Signaltransduction）胞内信号效应分子

细胞通讯：一个细胞发出的信息，通过介质（配体）传递到另一个细胞，并与该靶细胞相应受体相互作用，再通过细胞信号转导，产生相应的生理生化变化和生物学效应的过程反应。1.细胞的通讯与细胞识别8◆细胞通讯与信号传递引起的反应◆酶活性的变化◆基因表达的变化◆膜通透性的变化◆细胞骨架构型◆细胞死亡程序的变化等。9细胞通讯的作用●

细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和死亡是必须的。10

细胞通讯的两种方式通过细胞接触进行的通讯分泌化学信号进行的通讯●

通讯连接：间隙连接和胞间连丝●通过位于细胞表面的信号分子同靶细胞的接触。11分泌化学信号进行的通讯:12概念:细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。细胞识别:细胞通讯：一个细胞发出的信息，通过介质（配体）传递到另一个细胞，并与该靶细胞相应受体相互作用，再通过细胞信号转导，产生相应的生理生化变化和生物学效应的过程反应。13信号通路（signalingpathway）:概念:细胞接受外界信号，通过一整套特定的机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称之为细胞信号通路。14细胞信号分子

（Signalmolecular）2. 信号系统的关键组分受体（receptor）第二信使(Secondmessenger)分子开关(switch)15细胞信号分子1.根据其溶解性分：◆亲脂性的信号分子◆亲水性的信号分子2.根据其分泌类型分：◆激素与内分泌信号◆局部介质◆神经递质(neurotransmitters)概念:在细胞间或细胞内传递信息的化学分子。◆化学分子●非营养物●非能源物质●非结构物质●不是酶◆主要是用来在细胞间和细胞内传递信息分类:16信号分子的类型17受体（receptor）概念:

能够识别和选择结合信号分子并能引起一系列生物学效应的生物大分子. ◆多为糖蛋白存在部位:◆细胞表面（表面受体）◆细胞内（细胞内受体）至少2个结构域：结合配体的功能域；产生效应的功能域18细胞表面受体与细胞内受体:胞外亲水性信号分子所激活胞外亲脂性信号分子所激活,为基因调控蛋白,受体超家族19受体的作用特性:◆特异性:

★结合特异性----与信号分子空间结构的互补★效应特异性◆受体交叉(receptorcrossover)

★胰岛素受体除结合胰岛素外,还可以同胰岛素样生长因子结合。★糖皮质(激)素受体除同糖皮质(激)素结合以外,还可同其它甾类激素结合◆可逆性

配体与受体的结合是可逆的。20第二信使？21第二信使的概念(secondmessenger)大多数激素类信号分子不能直接进入细胞，只能通过同膜受体结合后进行信息转换，通常把细胞外的信号称为第一信使，而把在细胞感受信号后，通过细胞表面受体转换而来的细胞内信号称为第二信使。它参与将细胞外信息传递到细胞内的靶酶的过程。第二信使至少有两个特征:

▲是第一信使同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧或胞浆中出现，仅在细胞内部起作用的信号分子；▲能启动或调节细胞内稍晚出现的反应。

目前公认的第二信使有cAMP、DG、IP3、cGMP。Ca2+（第三信使？）。22

信号传导的分子开关分子开关的类型可被磷酸化和去磷酸化的蛋白GTP-结合蛋白233.信号转导系统及特征

细胞信号转导的基本环节●识别反应●信号转换（第二信使的产生）●信号的放大（通过构像的改变）

●信号的终止（反馈调节）

在信号转导途径中，上游蛋白对下游蛋白活性的改变主要是通过添加或除去磷酸基团进行的。24

两大类信号传递途径：1.通过细胞内受体介导的信号传递受体多为基因调控蛋白(Transcriptionalfactor)2.通过细胞表面受体介导的信号传递受体多为功能性糖蛋白25第二节

细胞内受体介导的信号转导26胞内受体的结构:27胞内受体的基本结构:含三个结构域

◆C端结构域:

◆中间结构域:

◆N端结构域:28甾类激素介导的信号通路

初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录的，发生迅速；

次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用反应阶段：29NO介导的信号通路NO很容易从制造的细胞中扩散出来并且进入到邻近的细胞。由于NO的半衰期很短(5-10秒钟)，所以它只能作用于相邻细胞。NO作用的靶酶是鸟苷环化酶，使GTP转变成cGMP。cGMP又作为新的信使分子……30第三节

细胞表面受体介导的信号跨膜传递细胞表面受体主要类型∶◆离子通道偶联受体(ion-channellinkedreceptor)；◆G-蛋白偶联受体(G-proteinlinkedreceptor)；◆酶联受体(enzyme-linkedreceptor)。31

三种类型的表面受体即是受体，又是离子通道受体发挥作用时要通过G蛋白受体本身酶或与酶连接，受体发挥作用时二聚化32一、离子通道偶联受体◆见于可兴奋细胞间的突触信号传递，产生一种电效应。

◆受体本身就是形成通道的跨膜蛋白,是离子通道的一部分,还有配体结合部位，并借此将信号传递至细胞内。如乙酰胆碱受体就是离子通道偶联受体。◆它们多为数个亚基组成的寡聚体蛋白。四次/六次跨膜蛋白.33乙酰胆碱受体:34二、G-蛋白偶联受体受体:接收信号后在传导信号时与G蛋白偶联而发挥作用.G蛋白:三聚体GTP结合调节蛋白.35G蛋白偶联受体与信号转导组成成分？36G-蛋白G蛋白:三聚体GTP结合调节蛋白.具GTPase活性.在细胞信号通路中起信号转换器或分子开关作用的蛋白质。有三聚体G蛋白、低分子量的单体小G蛋白和高分子量的其他G蛋白三类。◆组成:

一般由三个亚基组成,分别叫α、β、γ,β、γ两亚基通常紧密结合在一起,只有在蛋白构象改变时才分开。◆功能位点:

α亚基具有三个功能位点：①GTP结合位点;②鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性位点;③靶酶（腺苷酸环化酶或磷脂酶C）结合位点。37G蛋白偶联受体介导的细胞信号通路根据引起的级联反应的不同，分为：◆

cAMP信号通路◆

磷脂酰肌醇信号通路◆G蛋白偶联受体介导的信号传导（或通路）配体与受体结合后,需要与G蛋白的激活相偶联,进而将信号传与下游的靶蛋白时,在胞内产生第二信使.概念要点！38

cAMP信号通路◆细胞外信号与相应受体结合后，需要与G蛋白偶联，进而通过调节效应酶腺苷酸环化酶导致细胞内第二信使cAMP水平的变化而引起细胞生物学反应。该系统属表面受体介导的信号传导；◆在该系统中,细胞外信号要被转换成第二信息cAMP引起细胞反应。39cAMP信号通路的组成成分：◆信号受体(Receptor)7次跨膜的膜整合蛋白。◆G-蛋白受体接收信号后，G-蛋白被活化（结合GTP），进而可激活下游的效应物。

◆效应物（靶蛋白）－－

腺苷酸环化酶◆第二信使cAMP40在信号传递中，必有正、负两种相辅相成的反馈机制来调控其传递！！●激活型

由激活型的信号作用于激活型的受体，经激活型的G蛋白去激活腺苷酸环化酶，从而提高cAMP的浓度引起细胞的反应。●抑制型

通过抑制型的信号分子作用于抑制型的受体，经抑制型的G蛋白去抑制腺苷酸环化酶的活性。41激活型、抑制型系统组成激活型抑制型受体激活型受体(Rs)（接受肾上腺素等）抑制型受体(Ri)（接受前列腺素等）G-蛋白激活型的G-蛋白（Gs）抑制型G-蛋白(Gi)靶蛋白腺苷酸环化酶（C）42激活型与抑制型受体进行信号传导的效应ssii肾上腺素胰高血糖素促肾上腺皮质激素前列腺素腺苷43cAMP信号通路效应ATPcAMPMg2+，orMn2+腺苷酸环化酶激活靶酶蛋白激酶A（ProteinkinaseA，PKA）级联反应？？信号的解