细胞信号转导

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Catalytic receptor with enzyme activity (受体本身具有酶活性)
Noncatalytic receptor linked with enzyme (受体本身没有酶活性,但偶联酶分子)
目录
具有各种催化活性的受体
英文名 receptors tyrosine kinase
第三章 Chapter 3
细胞信息转导 Cellular Signal Transduction
The biochemistry and molecular biology department of HUST
目录
细胞通讯(cell communication)是体内一部分 细胞发出信号,另一部分细胞(target cell)接 收信号并将其转变为细胞功能变化的过程。 细胞间隙连接(gap junction) 膜表面分子直接接触 化学信号联系
1970年 1971年
神经末梢的神经递质的合成、释 放及灭活
激素作用的第二信使机制
Sir Bernard Katz Ulf von Euler Julius Axelrod
Earl Wilber Sutherland
Sune K. Bergström 1982年 前列腺素及相关的生物活性物质 Bengt I. Samuelsson
化学信号通讯是生物适应环境不断变异、进化 的结果。
单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——通过细胞间复杂的信号传递 系统来传递信息,从而调控机体活动。
目录
(二)可溶性分子信号作用距离不等
多细胞生物与邻近细胞或相对较远距离的细 胞之间的信息交流主要是由细胞分泌的可溶 性化学物质(蛋白质或小分子有机化合物) 完成的。它们作用于周围的或相距较远的同 类或他类细胞(靶细胞),调节其功能。这 种通讯方式称为化学通讯。
⑶功能 多为反式作用因子,当与相应配体结合后,
能与DNA的顺式作用元件结合,调节基因转 录。
目录
(3)受体与信号分子结合的特性:
•高度专一性 • 高度亲和力
• 可饱和性 • 可逆性 • 特定的作用模式
配体-受体结合曲线
目录
(4) 受体活性的调节 Control of receptor activity
与G蛋白的βγ复合物结合 ,还能与带电的磷脂结合
PTB结构域(protein tyrosine binding domain)
目录
目录
蛋白酪氨酸激酶偶联受体
目录
受体型蛋白丝/苏氨酸激酶
TGFβ的Ⅰ型和Ⅱ型受体
目录
具有鸟嘌呤环化酶活性的受体
膜受体
可溶性受体
胞外
胞内 PKH GC GC
具有鸟苷酸环化酶活性的受体结构 PKH:激酶样结构域 GC: 鸟苷酸环化酶结构域
目录
非活 化型
活 化 型
目录
目录
两种G蛋白的活性型和非活性型的互变
目录
H
腺苷酸环化酶
RR
β γ
β
α GDP
γ
GTP
AA CC
cAMP
ATP
目录
信息传递过程中的G蛋白
G蛋白的类型 Gs Gi Gp Go* GT * *
亚基
功能
s 激活腺苷酸环化酶
i 抑制腺苷酸环化酶
p 激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶C
Arvid Carlsson,Paul Greengard,Eric R. Kandel
Leland H. Hartwell R. Timothy Hunt Paul M. Nurse
Peter Agre Roderick MacKinnon Richard Axel,Linda B. Buck
Aaron Ciechanover,Avram Hershko,Irwin Rose
John R. Vane
1986年 生长因子
Stanley Cohen Rita Levi-Montalcini
年度 1992年 1994年 1998年 2000年
2001年 2003 2004 2004
重要发现 蛋白质可逆磷酸化调节机制
G蛋白及其在信号转导中的作用 一氧化氮是心血管系统的信号分 子 神经系统有关信号转导
Phosphorylation or dephosphorylation of R
受体磷酸化与去磷酸化
Phospholipid of membrane
膜磷脂
Enzyme catalyzed hydrolysis
酶催化水解
G protein regulatioion of receptor
受体的作用: 一是识别外源信号分子,即配体(ligand); 二是转换配体信号,使之成为细胞内分子可识 别的信号,并传递至其他分子引起细胞应答。
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(二)受体既可以位于细胞膜也可以位于细胞内
细胞表面受体 细胞内受体
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(1)膜受体(membrane receptor)
存在于细胞质膜上的受体,绝大部分是镶 嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的方式又分 为三大类:离子通道受体,G蛋白偶联受体和 单跨膜受体 (酶偶联受体)。
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• 属于这一类通讯的有: 相邻细胞间粘附因子 的相互作用、T淋巴细 胞与B淋巴细胞表面分 子的相互作用等。
T淋巴细胞 靶细胞
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二、细胞经由特异性受体接收细胞外信号
(一)化学信号通过受体在细胞内转换和传递
受体(receptor)是细胞膜上或细胞内能识别 外源化学信号并与之结合的成分,其化学本质 是蛋白质,个别糖脂 。
目录
一、细胞外化学信号有可溶性和膜结 合型两种形式
生物体可感受任何物理、化学和生物学 刺激信号,但最终通过换能途径将各类 信号转换为细胞可直接感受的化学信号 (chemical signaling)。
化学信号可以是可溶性的,也可以是膜 结合形式的。
目录
(一)化学信号通讯存在从简单到复杂的 进化过程
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表皮生长因子受体作用机制:
目录
单跨膜螺旋受体蛋白的下游常含有:
SH2结构域(src homology 2 domain) : 能与酪氨酸残基磷酸化的多肽链结合
SH3结构域(src homology 3 domain) : 能与富含脯氨酸的肽段结合
PH结构域 (pleckstrin homology domain) : 识别具有磷酸化的丝氨酸和苏氨酸的短肽,并能
1923年 胰岛素
Frederick Grant Banting John James Richard Macleod
1936年 神经冲动的化学传递
Henry Hallett Dale Otto Loewi
1950年 肾上腺皮质激素
Edward Calvin Kendall Philip Showalter Hench Tadeus Reichstein
中文名 受体型蛋白酪氨酸激酶 蛋白酪氨酸激酶偶联受体 受体型蛋白酪氨酸磷酸酶 受体型蛋白丝/苏氨酸激酶 受体型鸟苷酸环化酶
举例 表皮生长因子受体、胰
岛素受体等 干扰素受体、白细胞介 素受体、T细胞抗原受
体等
CD45
转化生长因子 受体、 骨形成蛋白受体等
心钠素受体等
目录
受体含有蛋白酪氨酸激酶
含TPK结构域的受体
o 大脑中主要的G蛋白,可调节离子通道 T 激活视觉
*o表示另一种(other) **T:传导素 (transductin)
目录
此类受体的信息传递可归纳为:
激素
受体
G蛋白

第二信使
蛋白激酶
酶或其他功能蛋白
生物学效应
目录
3. 单跨膜受体(Single transmembrane α-helix receptor ) 酶偶联受体(Enzyme-linked receptor)
细胞因子
m 膜受体 表皮生长因子 神经生长因子
目录
(三)细胞表面分子(膜结合型)也是重要的 细胞外信号
细胞与细胞直接相互作用也属于细胞外信号。 •细胞通过细胞膜表面的蛋白质、糖蛋白、蛋 白聚糖与相邻细胞的膜表面分子特异性地识 别和相互作用,达到功能上的相互协调。这 种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯, 也是一种细胞间直接通讯。
目录
1. 离子通道受体(cyclic receptor) ligand→receptor→ion channel open or close → ion concentration change
目录
目录
2. G 蛋白偶联受体(guanylate binding protein coupled receptor,GPCR):
目录
•Fashion of activation
autocrine paracrine
vessel
endocrine
目录
GAS MOLECULE
目录
化学信号的分类
神经分泌 内分泌
化学信号的名称 神经递质
激素
作用距离 受体位置
nm
m
膜受体 膜或胞内受体
举例
乙酰胆碱 胰岛素 谷氨酸 生长激素
自分泌及旁分泌
细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变 化 及 效 应 的 全 过 程 称 为 信 号 转 导 ( signal transduction)。
目录
细胞间隙连接
目录
膜表面分子直接接触
目录
vessel
化学信号联系
messenger
Target cell
Receptor
目录
年度 重要发现
诺贝尔奖获得者
EGF:表皮生长因子
IGF-1:胰岛素样生长因子
PDGF:血小板衍生生长因子 FGF:成纤维细胞生长因子
目录
酪氨酸蛋白激酶受体型:
与配体结合后有酪氨酸蛋白激酶活性,IGF-R EGF-R 自身磷酸化(autophosphorylation):
当配体与受体结合后,催化型受体(catalytic receptor)大多数发生二聚化,二聚体的酪氨酸蛋白 激酶(tyrosine protein kinase, TPK)被激活,彼此使 对方的某些酪氨酸残基磷酸化,这一过程称为自身 磷酸化。
目录
化学通讯根据体内化学信号分子作用距离,可以 将其分为三类:
①作用距离最远的内分泌(endocrine)系统化学 信号,称为激素;
②属于旁分泌(paracrine)系统的细胞因子,主 要作用于周围细胞;有些作用于自身,称为自 分泌(autocrine)。
③作用距离最短的是神经元突触内的神经递质 (neurotransmitter)。
细胞周期的关键调节分子
细胞膜离子通道作用机制
嗅受体及其作用机制 泛素介导的蛋白质降解
诺贝尔奖获得者
Edmond H. Fischer Edwin G. Krebs Alfred Gilman,Martin Rodbell Robert F. Furchgott,Louis J. Ignarro,Ferid Murad
又称七跨膜螺旋受体/蛇型受体(serpentine receptor)
G蛋白结合域
G蛋白偶联受体的结构
矩型代表-螺旋, N端被糖基化,C端的半胱氨酸被棕榈酰化。
目录
※ G蛋白(guanylate binding protein) 是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜 胞浆面的外周蛋白,由、、 三个亚基组成。 有两种构象:非活化型;活化型
(RTKs)
tyrosine kinase-coupled receptors (TKCRs)
receptors tyrosine phosphatase (RTPs)
receptors serine/threonine kinase (RSTK)
receptors guanylate cyclase (RGCs)
第一节
细胞信号转导概述
The General Information of Signal Transduction
目录
细胞信号转导的基本路线 细胞外信号(第一信使)
受体(感受器、转换器)
细胞内多种分子的浓度、活性、位置 变化(第二、第三信使)
细胞应答反应(代谢变化、细胞收缩、 分泌、基因表达等)
目录
(2)胞内受体(intracellular receptor)
位于细胞浆和细胞核中的受体,全部为DNA 结合蛋白(转录调节蛋白)。
⑴ 受体的结构:
高度可变区 DNA结合区 激素结合区 铰链区
位于N端,具有转录活性 含有锌指结构
位于C端,结合激素、热休克蛋 白,使受体二聚化,激活转录
目录
目录
⑵ 相关配体 类固醇激素、甲状腺素和维甲酸等
➢ Recognize the special ligand
识别配体
➢ Binding to special ligand
结合配体
➢ Signal transduction biological effect
信号转导
生物学效应
目录
三、细胞内信号分子(Intracellular molecule)——负责信号在胞内传递与转换
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