细胞信息转导第十五章

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不同的G蛋白能特异性地将受体和与之相适应的效应酶偶联起来
激动型G蛋白 磷脂酶C型G蛋白
P382
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胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA通路转导信号 血管紧张素II 受体通过 PLC-IP3/DAG-PKC通路 介导信号转导
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胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA通路转导信号
P383
The General Information of Signal Transduction
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概述
外界环境变化时 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。
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跨膜信号转导的一般步骤 特定的细胞释放信息物质
信息物质经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合
P384
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PLC-IP3/DAG-PKC pathway
细胞外信息分子
生物学效应
受体
酶或功能性蛋白质
G 蛋白
蛋白激酶（C激酶）
磷脂酶 C
膜磷脂
DAG
Ca2+
第二信使
PIP2
DAG + IP3
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3、单个跨膜螺旋受体 (酶蛋白偶联受体)
受体酪氨酸蛋白激酶
(tyrosine – protein kinase, TPK)
例如 胰岛素、 甲状腺素、 肾上腺素等
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旁分泌信号, paracrine signal
特点 由体内某些普通细胞分泌； 不进入血循环，通过扩散作用到达附近 的靶细胞； 一般作用时间较短。
例如 生长因子、 前列腺素等。
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自分泌信号(autocrine signal)
有些细胞间信息物质能对同种细胞或分 泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号 (autocrine signal)
胞间 胞内
内分泌信号 旁分泌信号 自分泌信号
第二信使 信号蛋白分子
膜受体 受体
离子通道受体 G蛋白偶联受体 酶蛋白偶联受体 受体型酪氨酸蛋白激酶
结合酪氨酸蛋白激酶的受体
胞内受体 反式作用因子
Key words G protein Secondary messenger
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1、G蛋白 2、细胞中的第二信使及其种类。 3、受体的概念及其分类。 4、以肾上腺素为例，扼要说明作用于膜受体激
素的信号转导过程。 （ AC-cAMP-PKA通路） 5、以类固醇激素为例，扼要说明作用于胞内激
素的信号转导过程。
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第20章 癌基因、抑癌基因 复习小结
名词解释： 病毒癌基因（virus oncogene， V-onc） 细胞癌基因 （cell oncogene，C-onc ） 原癌基因（ protooncogene） 抑癌基因（anti-oncogene）（tumor suppressor gene）
受体结构的特点 * 受体的N端可有不同的糖基化。 * 胞内的第二和第三个环能与 G-蛋白相偶联。
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※ G蛋白(guanylate binding protein)
位于细胞膜上的鸟苷酸结合蛋白，由、、 三个 亚基组成。
有两种构象： 非活化型： 三聚体 与GDP结合 活化型： 亚基 与GTP 结合， 二聚体脱落
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1. cAMP 的合成与分解
NH2
OOO
N
N
HO P O P O P O CH2O N N OH OH OH
ATP
OH OH
腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase,AC)
N O CH2O N
NH2 N
N
N O
HO P O CH2O N OH
AMP
OH OH
O P O OH
NH2
OH
✓配体 ：能与受体呈特异性结合的生 物活性分子。 细胞间化学信号是一类 最常见的配体。
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第二节
细胞内信号转导相关分子
Intracellular Signal Molecules
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细胞内化学信号 在细胞内传递细胞调控信号的化学物质。 由第一信使刺激靶细胞内产生的。
※第二信使(secondary messenger)
Ca2+
CaM
PKC 底物(酶)Ser/Thr残基磷酸化
Ca2+ /CaM-PK
调节底物(酶) 的活性。
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二、蛋白质作为细胞内信号转导分子
（一）蛋白激酶/蛋白磷酸酶是信号通路开关分子 ✓蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶 PKA PKG PKC MAPK ✓蛋白酪氨酸激酶 （二）G蛋白的GTP/GDP结合状态决定信号通路的开关
硝酸甘油治疗心绞痛具有百年的 历史，其作用机理是在体内转化 为NO，可舒张血管，减轻心脏 负荷和心肌的需氧量 。
NO relaxes vascular smooth muscle
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3. DAG，IP3的合成 磷脂酶C （ PLC )
PLC
PIP2 磷脂酰肌醇4,5-二磷酸
IP3 三磷酸肌醇
DAG 二脂酰甘油
结合酪氨酸蛋白激酶的受体
红细胞生成素
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• RTK-Ras-MAPK途径 • JAKs-STAT途径(自学) • NF- 途径 (自学)
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（二）Ras→MAPK途径是 EGFR的主要信号通路
• 表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）是一个典型的 受体型PTK。 Ras→MAPK途径是EGFR的主要信号通 路之一。
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血管紧张素II 受体通过PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK通路介导信号转导
细胞外信息物质 受体 G 蛋白
生物学效应 酶或功能性蛋白质
磷脂酶 C
PIP2
膜磷脂 DAG Ca2+
第二信使
DAG + IP3
Ca2+- CaM激酶
PLC-IP3/DAG-PKC通路介导信号转导
IP3 ：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内 Ca2+释放 DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC (Protein Kinase C 蛋白激酶C )
✓异源三聚体G蛋白 P377 ✓低分子质量G蛋白
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第三节
各种受体介导的基本信号转导通路
Signal Pathways Mediated by Different Receptors
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一、胞内受体介导的信息传递 二、膜受体介导的信息传递
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1. 胞内受体
位于细胞浆和细胞核中的受体，全部为DNA结合蛋白。
钙调蛋白（calmodulin，CaM）可看作是细胞内Ca2+的受体。
CaM+ Ca2+ Ca2+ -CaM dependent protein kinase (Ca2+ /CaM-PK)
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小结
Secondary messenger cAMP、 cGMP 、 DAG、 IP3、
Ca2+
PKA
PKG
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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。
离子通道受体 七个跨膜螺旋受体 (G 蛋白偶联受体) 单个跨膜螺旋受体 (酶蛋白偶联受体)
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1. 离子通道受体
主要受神经递质等信息物质调节
乙酰胆碱受体
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2. G 蛋白偶联受体
(G-protein coupled receptors, GPCRs) 七个跨膜螺旋受体/ 蛇型受体(serpentine receptor)
在细胞内传递信息的小分子物质，如：Ca2+、 cAMP、cGMP、 DAG、IP3等。
※第三信使(third messenger)
负责细胞核内外信息传递的物质，又称为DNA 结合蛋白，是一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白， 能调节基因的转录。如立早基因(immediate-early gene)的编码蛋白质 。
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P368
根据作用距离的远近，将细胞间信息分子分为三类：
1.内分泌信号，endocrine signal 2.旁分泌信号，paracrine signal 3.自分泌信号，autocrine signal
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内分泌信号，endocrine signal
特点 由特殊分化的内分泌细胞分泌 ； 通过血液循环到达靶细胞 ； 大多数作用时间较长。
N
cAMP
N
磷酸二酯酶
(phosphodiesterase, PDE)
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cAMP的作用机理
蛋白激酶A （PKA）
（cAMP-dependent protein kinase）
R： 调节亚基 C： 催化亚基RC源自RCPKA的激活R
C
R C
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PKA的作用
ATP
ADP
Thr Ser -OH
蛋白激酶
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，产生细胞应
答效应。
相关配体： Steroids 类固醇激素 Thyroid hormone 甲状腺素等
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核受体结构及作用机制示意图
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二、膜受体介导的信息传递
– cAMP- 蛋白激酶途径 – Ca2+- 依赖性蛋白激酶途径 – RTK-Ras-MAPK途径 – JAKs-STAT途径(自学) – NF- 途径 (自学)
PDE
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AC-cAMP-PKA通路 信息传导过程可归纳为
细胞外信息分子
生物学效应
受体
酶或功能性蛋白质
G蛋白
蛋白激酶（A激酶）
AC
第二信使（cAMP）
胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素
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血管紧张素II 受体通过PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK通路介导信号转导 P384
PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK pathway
受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应
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主要内容
✓信 息 物 质 ✓受 体 ✓信息的传递途径
信息物质
细胞外化学信号（细胞间化学信号） 由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质 的统称，又称作第一信使。
细胞内化学信号 在细胞内传递细胞调控信号的化学物质。 由第一信使刺激靶细胞内产生的。
cell communication（细胞通讯）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。
signal transduction（信号转导）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。
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第一节
细胞信号转导概述
思考题： 细胞癌基因特点、癌基因活化的机制及结果。 什么是癌基因？癌基因的分类，请举例说明。 什么是抑癌基因？请举1-2个例子。
（ Rb基因及P53基因）
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3.2 DAG，IP3的功能
IP3 ：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内 Ca2+释放 DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKC (Protein Kinase C 蛋白激酶C )
P384
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反式作用因子（磷酸化）
第三信使
PKC 对基因的早期活化和晚期活化
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4. Ca2+
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EGFR介导的信号转导过程
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受体型TPK-Ras-MAPK途径
胰岛素、胰岛素样生长因子等
受体型TPK 受体型TPK中介蛋白（GRB2、SOS等）
Ras （p21蛋白或小G蛋白）
有丝分裂原激活蛋白系统
Raf (MAPKKK) MEK( MAPKK)
ERK (MAPK)
生物学效应
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信息分子 （配体）
例如 生长因子 肿瘤的形成
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受体 Receptor P369
膜受体
胞内受体
Ligand 配体
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✓受体：是细胞膜上或细胞内能特异识 别生物活性分子并与之结合的成分，其
化学本质是蛋白质，个别是糖脂。
✓受体的作用： 一是识别外源信号分子，即配体； 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。
Thr Ser -O-PO32-
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
调节细胞的物质代谢和基因表达.
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2. cGMP的合成
鸟苷酸环化酶
2.1 cGMP激活PKG示意图
Protein Kinase G 蛋白激酶G (PKG)
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NO, 可活化可溶性GC，并 抑制磷酸二酯酶活性，从而使 细胞内cGMP浓度升高。再通 过cGMP依赖的蛋白激酶G （PKG）发挥生理功能