《细胞信号调控》PPT课件.ppt

1、第八章 细胞信号调控,细胞通讯的概念(信号分子、受体） 信号传递的类型：细胞表面受体介导的信号传递 细胞内受体介导的信号传递 信号传递的特点,一、概念（细胞通讯）,细胞通讯（cell communication）：一个细胞发出的信息以一定方式传递到另一个细胞并产生相应的反应。常表现为信息经过一系列物质传递，引起细胞内一系列的生理生化变化而最终表现为细胞整体的生物学效应。 细胞通讯的功能：细胞间的通讯对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能是必须的。,一、概念（细胞通讯方式）,细胞通讯方式： 分泌化学信号进行通讯 （内分泌、旁分泌、自分泌、化学突触） 接触依赖性的通讯：细胞黏着或细胞-

2、基质黏着 间隙连接（植物胞间连丝）：实现代谢偶联或电偶联,细 胞 通 讯 的 方 式,一、概念（配体与受体）,配体（ligand）：信号分子（signal molecule）。根据其溶解性可分为亲水性信号分子和亲脂性信号分子。 受体（receptor）：能特异识别和选择性结合某种信号分子从而将胞外信号转变为胞内信号，启动细胞生理效应的物质，多为膜内在蛋白（糖蛋白），也有些是糖脂。根据存在部位，可分为细胞内受体和细胞表面受体。,对应关系？,一、概念（信号传递与信号通路）,胞外信号的传递过程： 信号分子的形成和释放 配体与受体结合 启动胞内一条或多条信号传递途径 细胞效应产生 信号作用终止,二、细

3、胞的信号传递,细胞内受体介导的信号传递 细胞表面受体介导的信号传递,（一）、通过细胞内受体介导的信号传递,细胞内受体: 位于细胞内（胞质或核中），对应配体为亲脂性信号分子如甾类激素 、甲状腺素、维生素、视黄酸,受体的结构特征： C端 : 激素结合位点； 中部:为DNA/Hsp（抑制蛋白）结合位点； N端: 转录激活结构域,（一）、通过细胞内受体介导的信号传递,信号传递过程：受体（与抑制蛋白结合） 激素 构象改变，抑制蛋白解离，DNA结合位点露出 与DNA结合 基因表达,（一）、通过细胞内受体介导的信号传递,细胞内受体的实质为：激素激活的基因调控蛋白。 受体结合的DNA序列是受体依赖的转录增强子

4、。,（二）、通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递,细胞表面受体: 对应配体为胞外亲水性信号分子如神经递质、多肽类激素和生长因子等。 细胞表面受体分属三大家族： 离子通道偶联受体（ion-channel-linked receptor） G蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptor） 酶偶连的受体（enzyme-linked receptor）,1. G蛋白偶联受体介导的信号传递,相关概念 cAMP信号通路 磷脂酰肌醇信号通路,（1）. 概 念(受体）,G蛋白偶联受体：为7次跨膜的单条多肽； 胞外为N端，识别信号分子； 胞内为C端，与G蛋白偶联； 螺旋5、6间的结构对 和G

5、蛋白的作用很重要。,（1）. 概 念（G蛋白）,结构：由a、三个亚基组成，分子量为80100KD。其中， 、亚基紧密结合(二聚体），a亚基为功能亚基，结合GDP无活性，结合GTP有活性，具GTPase活性。,G蛋白：为三聚体GTP结合调节蛋白的简称。,（1）. 概 念（G蛋白）,类型：活化型G蛋白（Gs） 抑制型G蛋白（Gi） 二者的a亚基不相同， 、亚基相同。,G蛋白的类型,（1）. 概 念（ G蛋白）,G蛋白的性质：亚基结合GDP处于关闭状态，结合GTP处于开启状态。 G蛋白的活化：,（2）. G蛋白偶联的受体介导的信号传递通路,信号通路的组分：包括受体、G蛋白和效应酶 (G蛋白下游的效应

6、酶有两个：腺苷酸环化酶和磷脂酶C) 信号途径（反应链）： 两条途径 （cAMP途径 和 磷脂酰肌醇/Ca2+途径）,（2）. 第一条途径：cAMP信号通路,组分：包括受体、G蛋白和效应酶 ：腺苷酸环化酶 反应链：腺苷酸环化酶的下游组分为蛋白激酶A（PKA) 激素G蛋白偶联受体G蛋白腺苷酸环化酶cAMPcAMP依赖 的蛋白激酶A基因调控蛋白蛋白激酶基因转录细胞代谢,（2）. 第一条通路：cAMP信号通路,第二信使 (second messenger),PKA的活化,（2）. 第一条通路：cAMP信号通路,PKA：基因调控蛋白 核基因转录 下游靶蛋白 细胞代谢 例： 骨骼肌细胞 糖原水解酶 葡萄糖

7、 脂肪组织 脂肪酶 脂肪酸,（2）. 第二条通路：磷脂酰肌醇/Ca2+途径,组分：包括受体、G蛋白和效应酶 ：磷脂酶C(PLC) “双信使系统”反应链：胞外信号分子G-蛋白偶联受体G-蛋白 IP3胞内Ca2+浓度升高Ca2+结合蛋白(CaM)细胞反应 磷脂酶C(PLC) DG激活PKC蛋白磷酸化或促Na+/H+交换使胞内pH,磷脂酶C作用于PIP2 （4，5-二磷酸磷脂酰肌醇） 具体：水解PIP2为IP3和DG， 同时产生两个信号分子， 因此又称双信使系统。 IP3：胞质Ca2+（升高） DG：PKC（基因转录、细胞代谢）,（2）. 第二条通路：磷脂酰肌醇/Ca2+途径,（2）. 第二条通路：

8、磷脂酰肌醇/Ca2+途径,2. 酶连受体介导的信号传递,酶联受体的结构 酶联受体的类型 受体酪氨酸激酶及RTK-Ras信号通路,（1）. 酶连受体的结构,受体结构：跨膜蛋白 胞外区：结合信号分子 胞内区：可具有酶活性 不具酶活性，但连接酶分子 受体又称为催化性受体,胞内部分具酶活性受体,（2）. 酶连受体的类型,分为两种类型： 一类本身具有激酶活性：绝大多数酶连受体属于这种类型，如EGF，PDGF，CSF等的受体。 另一类本身没有酶活性，但连接非受体酪氨酸激酶：如细胞因子受体超家族。 共同点：信号分子直接或间接激活了细胞的蛋白激酶。信号传递主要是磷酸化和去磷酸化调节过程。,（2）. 酶连受体的

9、类型,受体酪氨酸激酶 受体丝/苏氨酸激酶 受体酪氨酸磷酸酯酶 受体鸟氨酸环化酶 酪氨酸蛋白激酶联系的受体,（3）、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras信号通路,信号分子：多肽或蛋白类激素如胰岛素、生长因子 受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，RTKs）的结构：胞内区具有酪氨酸蛋白激酶活性。,（3）、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras信号通路,信号分子间的识别结构域 SH2结构域（Src Homology 2 结构域）：介导信号分子与含磷酸酪氨酸残基的蛋白分子的结合。 SH3结构域（Src Homology 3 结构域）：介导信号分子与富含脯氨酸的蛋白分子的结合。,接头蛋白

10、（adaptor),（3）、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras信号通路,受体酪氨酸激酶介导的信号途径主要有 RAS途径 PI3K(磷脂酰肌醇3激酶）途径 磷脂酰肌醇途径,（3）、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路,信号转导：配体受体受体二聚化受体相互磷酸化 RTK活化胞内信号蛋白启动信号传导 RTK- Ras信号通路 配体RTK adaptorRasRaf（MAPKKK）MAPKKMAPK进入细胞核其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸（基因表达）,受体（无酶活性）,结合配体后 受体二聚化受体的自磷酸化 激活RTK,和具有SH2结构域的蛋白（接头蛋白）作用，作用于ras蛋白,ras

11、蛋白活化，启动信号传递,（3）、RTK-Ras信号通路,（3）、RTK- Ras信号通路,MAPK（Mitogen-activated protein kinase）又称ERK（extracelular signal-regulated kinase）：有丝分裂原活化蛋白激酶，是真核细胞广泛存在的Ser/Thr蛋白激酶。 MAPK的底物：膜蛋白（受体、酶）、胞浆蛋白、核骨架蛋白及多种转录调控因子，在细胞增殖和分化中具有重要调控作用。,3、 NO的信号传递,近年来发现NO和CO都是气体小分子信号分子，以NO为例介绍。 NO可快速扩散透过细胞膜，血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞，其胞内受体为鸟苷酸环化酶。 NO作为局部介质，在很多组织中发挥作用。,NO的作用机理,NO引起平滑肌松弛而舒张血管,1998年RFurchgott等三位美国科学家因对NO信号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。,Robert F.