分子细胞与组织：细胞信号转导与基因表达调控
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• Signals partially provided by communication (细胞通 信提供细胞信号转导的信号来源（部分来源）。
• Signaling is an effect of communication, and also for signal production (细胞信号转导是实现细胞通信功 能的基础，同时也是产生细胞通信的信息物质的基 础)。
去敏/适应
Protein
ATP
ADP
Kinase
Phosphatase
P
负反馈
P
信号转导蛋白
Protein 发生修饰的可逆性
信号动态、一过性或分子开关的常见机制
• 受体失敏、滞留和减量调节 • 信号被抑制蛋白所抑制 • 信号造成抑制蛋白活化或产生，后者反馈地作用于信号。
受体滞留 受体减量
受体失敏
信号蛋白 被抑制
信号通路（signaling pathway or signal transduction pathway）
MAPK pathway: (cascade module 级联式方式)
信号通路（signaling pathway or signal transduction pathway）
GPCR-cAMP pathway: 第二信使 cAMP
细胞通讯 Cell Communication
内分泌
/ AUTOCRINE
旁分泌(非同一类）/自分泌（同一类）
神经突触
Figure 16-3 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
细胞接触依赖
一种特殊的细胞通信：间隙连接（Gap Junction）
信号通路（signaling pathway or signal transduction pathway）
Jak-Stat pathway： Stat是转录因子。 在激活后，从 细胞质转位到 细胞核内，调 控基因表达。
G 蛋白偶联受体（400-600个氨基酸残基组成的多肽） G-protein-coupled receptors
• Receptor and signal pathway (受体和传递通路）。
细胞信号通路的基本组成
细胞外信号分子 受体蛋白
细胞内信号转导分子
效应蛋白 细胞反应
Reciprocal Causation between Communication and Signaling 细胞通信与细胞信号转导的关系：互为因果
或分子开关)； A molecular switch is a molecule that can be reversibly shifted between two or more stable states. • Integration (信号整合)； • Cross talk and network（信号通路的相互联系）
细胞通讯与细胞信号转导的基本知识
Signal Molecules 细胞间信息物质
Cells use hundreds of kinds of extracellular molecules, including proteins，amino acids, nucleotides, steroids, fatty acid derivatives, or even dissolved gases, to send signal to one another (凡存在于细胞间、 能调节靶细胞生命活动的化学物质统称为细胞间信息物质）。
一、细胞通讯与信号转导
• 信号通路的基本构成 • 信号通路 • 信号通路的调控
二、基因表达调控
第一节 信号通路的基本构成
一、细胞通讯与信号转导的基本概念 二、细胞通讯与信号转导系统的基本构成
细胞通讯与细胞信号转导的基本知识
• Cell Communication(细胞通讯)：a way that cells signal to one another (一个细胞发出的信息通过介质传递到
诱导(induction)：自身通路或其它途径；正反馈环；…
• 突触（synapse)：neuron, neural transmitter, gap distance (神 经，神经递质, 作用距离最近)。
• 旁分泌(paracrine) 与自分泌（autocrine)：all cells, cytokines, short or long distance (几乎所有的细胞，化学信号包括各种 细胞因子，作用距离介于以上两类之间)。
配体(Ligand）：signal (能与受体呈特异性结合的生物活 性分子，包括细胞间信息物质、药物、维生素、毒物 等)。
受体的种类
细胞膜受体
细胞内受体
小的脂溶性信号分子
水溶性信号分子
Figure 16-8 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
• Signal is a stimulus from the environment, and cell signaling is a process that cell respond to signal (环境刺激就是信号，细胞的反 应就是一个细胞信号转导的过程)。
• To understand the life in cell, you have to know cell signaling (从 细胞水平认识生命，了解细胞信号转导是基础)。
信号通路（signaling pathway or signal transduction pathway）
GPCR pathway: 磷脂(Phospholipid)-Ca2+ 信号
核受体 (Nuclear receptor)
Hormone (ligand)
皮质醇
转录因子 (Transcription factor)
放，如乙酰胆碱，作用时间短。
Specialized organs for communication: Neuron system and Endocrine system
机体中特化的 细胞通信器官： 神经系统和内分泌系统
Endocrine organ 内分泌器官
细胞通讯往往 是通过各种方 式的综合运用 来实现的。
产生 抑制蛋白
整合（Integration）
Cross talk between signaling pathways
细胞信号转导网络 (signaling network)
第三节 细胞信号转导的调节
• 信号转导的动态性（dynamic）表明信Hale Waihona Puke Baidu转导是被调控的。
• 信号转导分子是调控的靶标(signaling components are controlled)
与配体结合
Extracellular
-NH2
e2
e3
e1 -S-S-
TM1
TM2
TM3
TM4
TM5
TM6
TM7
i1
Cytoplasmic
i2
G蛋白作用部位
i3
COOH-
G蛋白耦联受体 作用的方式
More than 700, Therapeutic targets
700种GPCR， 配体非常广泛， 是重要的药物靶标。
Neuron-endocrine organs
细胞通讯是实现多细胞机体协调和整体反应的基础
(Coordinate and Team Work)
细胞通讯与细胞信号转导的基本知识
Cell Signaling 细胞信号转导
• Cell senses and responds to signal (细胞感知环境中的信号， 并将信号转导入细胞内, 并进行反应的过程)。
门控离子通道
酶偶联受体
G偶联受体
核受体
Ion Channel
离子通道在神经、 肌细胞和上皮细胞 中是非常常见的。
Gated Ion Channel 门控离子通道作用的方式
乙酰胆碱
酶偶联受体（Enzyme-coupled receptor)作用方式
常见生长因子和细胞因子等作为配体
受体酪氨酸激酶 Receptor tyrosine kinase, RTK
To Know Life: From Molecule To Cell
Gene
Protein
Biological process
1. Communication between cells 2. Signal transduction inside of a cell
• Cells need to sense and respond to their environment (细胞对环境 刺激的反应是细胞的一个基本特征)。
细胞信号转导与基因表达调控
Cell signaling and the regulation of gene expression Signal transduction and the regulation of gene expression
Signaling: Everywhere and Anytime
第二节 信号转导通路（Cell signaling）
• 信号转导通路的组成 • 典型的细胞信号转导通路 • 细胞信号转导的特征
信号通路模式图
细胞外信号分子 受体蛋白
细胞内信号转导分子
效应蛋白 细胞反应
信号通路的组成
受 体 (Receptor)
受体(Receptor)：signal sensing protein in cell membrane or inside of cell (细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分 子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质)。
1. 特异性
2. Protein-protein interaction 3. Enzyme-substrate
信号放大
肾上腺素信号 途径放大万倍 信号：
酶促反应 级联反应模式
视网膜光感细 胞中信号转导
信号放大的重要性
---增加细胞对刺激 反应的敏感性。
信号动态、一过性或分子开关 Dynamic, reversible , or molecular switch
1、局部化学介质(Local mediators)：又称旁与自分泌信号，如生长因子、
细胞生长抑素、NO等。 特点：不进入血循环，通过扩散作用到达靶细胞，作 用时间短；
2、激素(Hormones)：又称内分泌信号，如胰岛素、肾上腺素等。特点：通
过血液循环到达靶细胞，作用时间长；
3、神经递质(Neurotransmitters)：又称突触分泌信号，由神经元突触前膜释
信号转导通路的分子组成
• Signaling components are mainly proteins：
1. Enzymes：RTK, adenylate cyclase, phospholipase, kinase， specification and amplifer (特异性和信号放大)。 2. Protein-protein interaction: binding domain(结合域)， specification (特异性)。 3. Protein modification：active/inactive (激活/失活)、 interaction(蛋白质相互作用)
另一个细胞产生相应反应的过程)。是细胞与细胞之间的联系,是 细胞信号转导的一个信号来源.
• Cell Signaling (细胞信号转导)：a way that signal transduces inside of a cell through molecules (通过细胞
内分子之间的联系来转导信号的过程).
• 第二信使（Second messenger)：
在传递过程中产生的小分子： cAMP、cGMP、IP3、 DG等，放 大信号。
细胞信号转导的基本特点
• Specificity (高度专一性)； • Amplification (信号放大)； • Transient and Dynamic (一过性、或可逆性、
作用和特点
介导细胞间电的偶联和化学的偶联。 通透的物质或离子有一定的大小限制。 有组织特异性（连接蛋白Connexin有40多个）。 通透性是可调的。
Cell Communication 细胞通讯
• 内分泌(endocrine)：endocrine organ, hormone, long distance (内分泌器官， 激素，作用距离最远)。
• Signaling is an effect of communication, and also for signal production (细胞信号转导是实现细胞通信功 能的基础，同时也是产生细胞通信的信息物质的基 础)。
去敏/适应
Protein
ATP
ADP
Kinase
Phosphatase
P
负反馈
P
信号转导蛋白
Protein 发生修饰的可逆性
信号动态、一过性或分子开关的常见机制
• 受体失敏、滞留和减量调节 • 信号被抑制蛋白所抑制 • 信号造成抑制蛋白活化或产生，后者反馈地作用于信号。
受体滞留 受体减量
受体失敏
信号蛋白 被抑制
信号通路（signaling pathway or signal transduction pathway）
MAPK pathway: (cascade module 级联式方式)
信号通路（signaling pathway or signal transduction pathway）
GPCR-cAMP pathway: 第二信使 cAMP
细胞通讯 Cell Communication
内分泌
/ AUTOCRINE
旁分泌(非同一类）/自分泌（同一类）
神经突触
Figure 16-3 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
细胞接触依赖
一种特殊的细胞通信：间隙连接（Gap Junction）
信号通路（signaling pathway or signal transduction pathway）
Jak-Stat pathway： Stat是转录因子。 在激活后，从 细胞质转位到 细胞核内，调 控基因表达。
G 蛋白偶联受体（400-600个氨基酸残基组成的多肽） G-protein-coupled receptors
• Receptor and signal pathway (受体和传递通路）。
细胞信号通路的基本组成
细胞外信号分子 受体蛋白
细胞内信号转导分子
效应蛋白 细胞反应
Reciprocal Causation between Communication and Signaling 细胞通信与细胞信号转导的关系：互为因果
或分子开关)； A molecular switch is a molecule that can be reversibly shifted between two or more stable states. • Integration (信号整合)； • Cross talk and network（信号通路的相互联系）
细胞通讯与细胞信号转导的基本知识
Signal Molecules 细胞间信息物质
Cells use hundreds of kinds of extracellular molecules, including proteins，amino acids, nucleotides, steroids, fatty acid derivatives, or even dissolved gases, to send signal to one another (凡存在于细胞间、 能调节靶细胞生命活动的化学物质统称为细胞间信息物质）。
一、细胞通讯与信号转导
• 信号通路的基本构成 • 信号通路 • 信号通路的调控
二、基因表达调控
第一节 信号通路的基本构成
一、细胞通讯与信号转导的基本概念 二、细胞通讯与信号转导系统的基本构成
细胞通讯与细胞信号转导的基本知识
• Cell Communication(细胞通讯)：a way that cells signal to one another (一个细胞发出的信息通过介质传递到
诱导(induction)：自身通路或其它途径；正反馈环；…
• 突触（synapse)：neuron, neural transmitter, gap distance (神 经，神经递质, 作用距离最近)。
• 旁分泌(paracrine) 与自分泌（autocrine)：all cells, cytokines, short or long distance (几乎所有的细胞，化学信号包括各种 细胞因子，作用距离介于以上两类之间)。
配体(Ligand）：signal (能与受体呈特异性结合的生物活 性分子，包括细胞间信息物质、药物、维生素、毒物 等)。
受体的种类
细胞膜受体
细胞内受体
小的脂溶性信号分子
水溶性信号分子
Figure 16-8 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
• Signal is a stimulus from the environment, and cell signaling is a process that cell respond to signal (环境刺激就是信号，细胞的反 应就是一个细胞信号转导的过程)。
• To understand the life in cell, you have to know cell signaling (从 细胞水平认识生命，了解细胞信号转导是基础)。
信号通路（signaling pathway or signal transduction pathway）
GPCR pathway: 磷脂(Phospholipid)-Ca2+ 信号
核受体 (Nuclear receptor)
Hormone (ligand)
皮质醇
转录因子 (Transcription factor)
放，如乙酰胆碱，作用时间短。
Specialized organs for communication: Neuron system and Endocrine system
机体中特化的 细胞通信器官： 神经系统和内分泌系统
Endocrine organ 内分泌器官
细胞通讯往往 是通过各种方 式的综合运用 来实现的。
产生 抑制蛋白
整合（Integration）
Cross talk between signaling pathways
细胞信号转导网络 (signaling network)
第三节 细胞信号转导的调节
• 信号转导的动态性（dynamic）表明信Hale Waihona Puke Baidu转导是被调控的。
• 信号转导分子是调控的靶标(signaling components are controlled)
与配体结合
Extracellular
-NH2
e2
e3
e1 -S-S-
TM1
TM2
TM3
TM4
TM5
TM6
TM7
i1
Cytoplasmic
i2
G蛋白作用部位
i3
COOH-
G蛋白耦联受体 作用的方式
More than 700, Therapeutic targets
700种GPCR， 配体非常广泛， 是重要的药物靶标。
Neuron-endocrine organs
细胞通讯是实现多细胞机体协调和整体反应的基础
(Coordinate and Team Work)
细胞通讯与细胞信号转导的基本知识
Cell Signaling 细胞信号转导
• Cell senses and responds to signal (细胞感知环境中的信号， 并将信号转导入细胞内, 并进行反应的过程)。
门控离子通道
酶偶联受体
G偶联受体
核受体
Ion Channel
离子通道在神经、 肌细胞和上皮细胞 中是非常常见的。
Gated Ion Channel 门控离子通道作用的方式
乙酰胆碱
酶偶联受体（Enzyme-coupled receptor)作用方式
常见生长因子和细胞因子等作为配体
受体酪氨酸激酶 Receptor tyrosine kinase, RTK
To Know Life: From Molecule To Cell
Gene
Protein
Biological process
1. Communication between cells 2. Signal transduction inside of a cell
• Cells need to sense and respond to their environment (细胞对环境 刺激的反应是细胞的一个基本特征)。
细胞信号转导与基因表达调控
Cell signaling and the regulation of gene expression Signal transduction and the regulation of gene expression
Signaling: Everywhere and Anytime
第二节 信号转导通路（Cell signaling）
• 信号转导通路的组成 • 典型的细胞信号转导通路 • 细胞信号转导的特征
信号通路模式图
细胞外信号分子 受体蛋白
细胞内信号转导分子
效应蛋白 细胞反应
信号通路的组成
受 体 (Receptor)
受体(Receptor)：signal sensing protein in cell membrane or inside of cell (细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分 子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质)。
1. 特异性
2. Protein-protein interaction 3. Enzyme-substrate
信号放大
肾上腺素信号 途径放大万倍 信号：
酶促反应 级联反应模式
视网膜光感细 胞中信号转导
信号放大的重要性
---增加细胞对刺激 反应的敏感性。
信号动态、一过性或分子开关 Dynamic, reversible , or molecular switch
1、局部化学介质(Local mediators)：又称旁与自分泌信号，如生长因子、
细胞生长抑素、NO等。 特点：不进入血循环，通过扩散作用到达靶细胞，作 用时间短；
2、激素(Hormones)：又称内分泌信号，如胰岛素、肾上腺素等。特点：通
过血液循环到达靶细胞，作用时间长；
3、神经递质(Neurotransmitters)：又称突触分泌信号，由神经元突触前膜释
信号转导通路的分子组成
• Signaling components are mainly proteins：
1. Enzymes：RTK, adenylate cyclase, phospholipase, kinase， specification and amplifer (特异性和信号放大)。 2. Protein-protein interaction: binding domain(结合域)， specification (特异性)。 3. Protein modification：active/inactive (激活/失活)、 interaction(蛋白质相互作用)
另一个细胞产生相应反应的过程)。是细胞与细胞之间的联系,是 细胞信号转导的一个信号来源.
• Cell Signaling (细胞信号转导)：a way that signal transduces inside of a cell through molecules (通过细胞
内分子之间的联系来转导信号的过程).
• 第二信使（Second messenger)：
在传递过程中产生的小分子： cAMP、cGMP、IP3、 DG等，放 大信号。
细胞信号转导的基本特点
• Specificity (高度专一性)； • Amplification (信号放大)； • Transient and Dynamic (一过性、或可逆性、
作用和特点
介导细胞间电的偶联和化学的偶联。 通透的物质或离子有一定的大小限制。 有组织特异性（连接蛋白Connexin有40多个）。 通透性是可调的。
Cell Communication 细胞通讯
• 内分泌(endocrine)：endocrine organ, hormone, long distance (内分泌器官， 激素，作用距离最远)。