细胞生物学 第八章 细胞信号转导.ppt

1、第8章细胞信号传导，细胞通讯和信号传递，1，细胞通讯和细胞识别，(1)细胞通讯(cell communication) 1，定义：一个细胞发送的信息通过介质传递到另一个细胞，引起相应的反应。细胞通讯的三种方法：通过分泌化学信号的细胞间接触性依赖通信(contact-dependent signaling)，通过间隙连接徐璐沟通细胞质量，细胞分泌化学信号的作用方式，内分泌：低浓度全身性时效性很长。Paracrine:细胞分泌的信号分子通过扩散作用于附近的细胞。包括各种细胞因子和气体信号分子。自体分泌：信号发射细胞和靶细胞是同种或相同细胞，在癌细胞中很常见。化学突触(chemical synaps

2、e):神经递质从突触前膜释放出来，通过突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。细胞间直接接触，不需要化学信号分泌释放，(2)细胞识别和信号通路，细胞识别，(cell recognition)是指细胞通过表面受体与细胞外信号物质分子有选择地相互作用，引起生理生化变化，最终以整个细胞的生物学效果出现的过程。信号路径细胞接受外部信号，通过特定机制将细胞外信号传递给细胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞反应的过程称为细胞信号路径。(c)信号分子和受体，1，信号分子类型根据可溶性分类，与亲水信号分子神经递质、生长因子、细胞因子、局部化学递质、大部分肽激素、介导短期反应、细胞表面受体结合*前列腺

3、素，亲脂肪性信号分子类固醇激素(皮质醇，雌二醇，睾酮)和甲状腺激素，分子小，疏水性强，通过细胞膜进入细胞，诱导长时间的持续反应，与细胞内受体结合，可以调节基因表达。气体信号分子NO、CO、H2S等，信号分子特征：特异性效率，灭活。2 .受体(receptor)，概念：受体是能够识别和选择性结合特定配体(信号分子)的大分子物质，大部分是糖蛋白，通常包括至少两个功能区域，与配体结合的区域和产生效果的区域。类型：细胞内受体：细胞表面受体(cell surface receptor)由细胞外亲水信号分子激活的细胞表面受体(Cell Surface Receptor)徐璐有其他受体饱和性高亲和力。3，第

4、二信使和分子开关，第二信使理论：20世纪70年代，Sutherland提出并获得诺贝尔奖。第二种信使是cAMP、cGMP、三磷酸肌醇(IP3)、二酰甘油(DG)等。分子开关：磷酸化和脱磷化GTP与GDP的交替结合，第二，通过细胞内受体的信号传递，类固醇激素介导的信号途径一氧化氮介导的信号途径，细胞内受体的本质是激素激活基因调控蛋白。在细胞内，受体和抑制性蛋白质结合形成复合物，使基因处于非活性状态，配体和受体结合，抑制性蛋白质从复合物中分离，受体的DNA结合部位被激活。受体域是C侧激素结合部位位于中部的DNA结合部位转录激活域，(A)细胞内受体蛋白作用模型。(b)多细胞内受体蛋白超家族成员，类固

5、醇激素介导的信号途径，激素和膜内受体，一氧化氮介导的信号途径，血管内皮细胞接受乙酰胆碱，使细胞内Ca2浓度升高，激活一氧化氮合酶，细胞释放NO，将NO扩散到平滑肌细胞，CGMP降低血管平滑肌中Ca2离子浓度。引起血管平滑肌松弛，血管扩张，血流通畅。硝酸甘油治疗心绞痛，其作用机制是从体内转化为NO，扩张血管，减少心脏负荷和心肌的氧气需求。第三，通过细胞表面受体传递的信号通过膜传递，亲水分子只能与细胞表面受体结合。细胞表面受体是离子通道连接受体G蛋白连接受体酶连接受体。one-linked receptor(ion-channel-linked receptor)(ion-channel-link

6、ed receptor)酶连接受体(enzyme-linked receptor)具有组织分布特异性，主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞之间的突触信号传递。n型乙酰胆碱受体、GABA受体、甘氨酸受体等。乙酰胆碱N受体(260KD)外周型：5个婴儿组成(2)调节主要是打开婴儿变化通道：Na内流、K流、膜去极化。(b) g蛋白结合受体，g蛋白结合受体是配体。受体复合物和目标蛋白必须通过与g蛋白结合在细胞内建立第二信使，将细胞外信号转换为细胞内信号。三聚GTP结合调节蛋白(Trimeric GTP-Binding Regulatory Protein)被称为G蛋白。由三个婴儿组成，其GTP酶活性。通

7、过亚基和共价键结合到膜上。g蛋白在信号传导过程中充当分子开关，当婴儿与GDP结合时关闭，与GTP结合时打开。G蛋白结合型受体是7次横膜蛋白，受体细胞外域识别并结合细胞外信号分子。细胞内域与G蛋白连接。通过与g蛋白结合，调节相关酶活性，在细胞内制造第二信使，将胞外信号传递到胞内。1，cAMP信号路径，概念：细胞外信号与其受体的结合，导致细胞内第二信使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号路径。成分和分析：激活激素受体(RS)；抑制激素受体(ri)；活化调节蛋白(GS)结合GDP抑制调节蛋白(gi)结合GDP腺苷酸环化酶C(腺苷酸环化酶C):激素G-蛋白结合受体G-蛋白腺苷酸转化酶CAMP依赖的蛋

8、白激酶A基因调控蛋白基因转录，(1)Rs和Ri，Gs，Gi，Rs与Gs相互作用Ri和Gi相互作用的抑制受体。两者都有7次交叉运输，但与相应的胞外信号不同。Gs调节作用：请参阅下面的Gi调节作用。Gi抑制腺苷酸环化酶有两种方法。(1) Gi和GTP结合后，Gi中的婴儿和腺苷酸环化酶结合，直接抑制酶的活性。(2)通过R婴儿复合物和玻璃Gs婴儿的结合，Gs的婴儿阻断腺苷酸转化酶的激活。一些激素通过cAMP促进细胞反应，腺苷酸转化酶，(2)，Mg2或Mn2存在下腺苷酸转化酶促进ATP生成cAMP。环腺苷酸磷酸二酯酶能分解cAMP生成5-AMP。cAMP信号通路为激素G蛋白偶联受体G蛋白腺苷酸环化酶CA

9、MP依赖的蛋白激酶A基因调控蛋白基因转录、蛋白激酶A、磷脂酰肌醇双信使信号通路IP3-Ca2和DG-PKC通路，概念：反应链：胞外信号分子G-蛋白偶联受体G-蛋白IP3胞内CCSIP3信号的终止是通过脱磷形成IP2，或通过磷酸化变成IP4。Ca2通过质膜的钙泵和Na-Ca2开关提取细胞，或通过质膜的钙泵返回到质网。DG以两种方式结束信使的角色。一个通过DG激酶磷酸化进入卵磷脂酸，进入卵磷脂肌醇循环。其次，由DG酯酶水解为单酯酰基。已知的6种：受体酪氨酸激酶、受体丝氨酸/酪氨酸激酶、受体酪氨酸激酶、酪氨酸激酶、酪氨酸激酶连接的受体、受体鸟苷激酶、受体鸟苷酸环化酶、组氨酸激酶连接的受体(与细菌的趋

10、化因子有关)。三，酶联受体enz YME Linked Receptor，酶联受体的共同点：单个横截面膜蛋白；接收配体后发生配体化，开始下游信号传导。(a)受体酪氨酸激酶，1，酪氨酸激酶细胞质酪氨酸激酶：核酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶(RTKs):单层蛋白，配体(如EGF)导致二聚化，二聚体中徐璐磷酸化的胞内区间酪氨酸残基。Receptor Tyrosine Kinases，Receptor Tyrosine Kinases，2，信号分子间的识别域SH2域(Src Homology 2域):将信号分子与磷酸酪氨酸蛋白分子结合在一起。SH3结构域(Src Homology 3结构域):介导信号分子和

11、富脯氨酸蛋白质分子的结合。PH域(Pleckstrin Homology域):与磷脂分子PIP2、PIP3、IP3等结合使用。受体酪氨酸激酶介导的信号途径主要有RAS途径、PI3途径、磷脂酰肌醇途径等。RTK结合信号分子，二聚体形成，自磷酸化，活化RTK激活RAS，RAS原因蛋白激酶的磷酸化级联反应，最终有丝分裂原激活蛋白激酶(mitogenc-junactivated protein kinase，MAPK)配体RTKadaptorgef RAS RAF(MAPKK)MAPKKMAPK进入细胞核转录因子基因表达。Ras发射GDP需要GEF，例如Sos。Sos有SH3域，但是没有SH2域，不能直接与受体结合，需要Grb2等连接器蛋白连接。Ras的GTP酶活性不强，需要GTP酶激活蛋白GAP的参与。，(4)细胞表面蛋白介导的信号传递、蛋白质整合和粘着点粘着功能：一、机械结构功能；第二，信号传递功能通过粘着