第九章 细胞信号转导

合集下载
  1. 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. 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. 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)。
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体(TPKR)作用机制
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
底物蛋白酶磷酸化
(Na+/H+泵,引起胞内pH值升高)
生物学效应
(二)IP3动员细胞内Ga2+的释放
Ga2+(腔内)
PIP2 IP3 + ER膜上受体 (Ga2+通道) Ga2+(质内) Ga2+/钙调素 构象 变化
生物学效应
底物蛋白酶磷酸化
钙调素激活
上述过程是可逆的,当浓度低时,Ga2+/钙调素解离,细胞反应中止。 钙调素是特别重要的一类靶酶,被认为是记忆路径形成的一部分,用于应答 突触信号传递过程中所发生的细胞Ca2+脉冲,失去这种激酶的突变小鼠表现出明 显的记忆无能。
1,4,5-三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-triphosphate,IP3)
Ga2+
甘油二酯、三磷酸肌醇和Ga2+的信号体系
该体系的第一信使主要有:
多肽激素、生长因子、神经递质
(一)DAG活化蛋白激酶C(蛋白激酶C)
PIP2
配体 + 膜上PLC
活化
DAG PKC + Ga2+
磷酸化
配体
肾上腺素
受体
β-肾上腺受体
效应物
腺苷酸环化酶
生理效应
糖原水解
血清紧张素 光
IgE抗原复合物 f-Met肽 乙酰胆碱
血清紧张素受体 视紫红质
肥大细胞Ig-受体
腺苷酸环化酶
cGMP磷酸二酯酶
行为敏感好学 视觉兴奋
分泌 趋化性 降低起搏活性
磷脂酶C 磷脂酶C K+通道
趋化受体 毒蝇碱受体
G蛋白功能异常
二、酪氨酸蛋白激酶型受体(TPKR)作用机制
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体(TPKR)作用机制
信号 + 通道受体
Ga2+(膜内) 乙酰胆碱 谷氨酸 NO p物质
激活
Ga2+/ 钙调素 激活 催化 NO 合成酶
组氨酸
活化 bradykinin GTP 可溶性GC cGMP PKG 效应
Ga2+(膜外)
信号 + 通道受体
Ga2+(膜内)
激活
Ga2+/ 钙调素
NO 活化
乙酰胆碱 谷氨酸 p物质 组氨酸 bradykinin
由蛋白激酶C介导的某些反应
组织 血小板 肾上腺髓质 肝 垂体细胞 睾丸 反应 分泌血清紧张素 分泌肾上腺素 糖原水解 分泌GH和LH 睾丸酮的合成 组织 肥大细胞 胰腺 脂肪组织 甲状腺 神经元 反应 释放组胺 分泌胰岛素 合成脂肪 分泌降钙素 释放多巴胺
(五)蛋白激酶使底物磷酸化
跨膜传导 信号分子 + 受体 第二信使
•霍乱是由于霍乱弧菌附于小 肠粘膜进行繁殖而引起的急 性腹泻。
3、酪氨酸蛋白激酶型受体
一、两种主要类型
– 存在于细胞质中,受细胞内化学信号的调控,激活后使底物蛋白上酪 氨酸残基磷酸化;; – 位于细胞膜上,起受体作用的酪氨酸激酶,也称为------受体酪氨酸激 酶 Tyrosine Kinase TKA。
二、作为这类受体的配体的主要类型
胰岛素 类胰岛素生长因子 血小板衍生生长因子 集落刺激因子 表皮生长因子
二、受体酪氨酸激酶
酶蛋白以跨膜结构形式存在于细胞膜上;
胞外的部分是配体结合区,起受体的作用; 细胞质一侧的部分称为激酶活性区,具有酪氨酸激酶的活性。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体(TPKR)作用机制
导致甘油三酯分解生成脂肪酸。
二、鸟苷酸环化酶(GC):类似于AC 的方式分解GTP 成cGMP, 活化或抑制不同的酶系统,对外界的信号产生反应。
有两种存在形式:细胞膜结合型、可溶性。 神经肽 构象变化 膜GC 被激活 构象变化 可溶性GC 被激活 GTP
NO
cGMP
激活 生物学效应 酶蛋白磷酸化 ●PKG: cGMP依赖型蛋白激酶。 PKG
细胞的信号转导 Cellular Signal Transduction
概论
• 从海绵到人体的所有多细胞生物的体内都存在着细胞间的 通讯,以协调身体各部分细胞的活动。 • 在高等动物中,神经系统、内分泌系统和免疫系统的运行, 都离不开细胞与细胞间的信号联系。 • 细胞与细胞间的信号转导,主要依赖化学分子即胞间信号
结合GTP或GDP
α
β
γ
G蛋白的作用机制
配体与相应的受体结合时, 受体蛋白构象改变→与G蛋
白α亚单位接触 →α亚单位与
GTP结合→ α亚单位的构象 改变,与βγ亚单位相分离→ 结合GTP的α亚单位与膜上 的效应蛋白 结合→效应蛋白 产生生物学活性→产生第二 信使→实现细胞内外的信号 传递。
表 : 异质G蛋白介导的生理效应
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体(TPKR)作用机制
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
分子来实现的。
– 通过化学信号分子而实现对细胞的调节及其作用过程称为细胞信 号的转导Cellular Signal Transduction 。
• 神经细胞内部主要通过电信号传递。
细胞信号转导的特点:
信号分子通过一定的机制直接进入细胞,或者其本身
并不进入细胞,而是通过一定的机制把信号传入。
化学信号分子也称信号转导途径中的第一信使 first messenger。
胞外信号分子的类型(根据与受体结合后所产生的 效应不同):
激动剂:指与受体结合后能使细胞产生效应的物质。
Ⅰ型激动剂:与受体结合的部位与内源性配体相同,产生的细胞 效应与内源性配体相当或更强。 Ⅱ型激动剂:与受体结合的部位不同于内源配体,本身不能使细 胞产生效应,但可增强内源性配体对细胞的作用的物质。
配体的概念
受体所接受的外界信号统称为配体( Ligand )。
包括神经递质、激素、生长因子、光子、某些化学物质及其他细 胞外信号。
不同配体作用于不同的受体而产生不同的生物学效应。
一、受体的种类
1、离子通道受体
烟碱型乙酰胆碱受体
5个亚单位α2βγδ在细胞膜上共同构成一 个通道; 每一个亚单位带有4-5个越膜区域; α亚单位的N末端具有乙酰胆碱结合部 位;
作用特点:距离远、范围大持续时间较长 。
包括胰岛素、甲状腺素和肾上腺素等;
神经递质:由神经元的突触前膜终端释放。
作用特点:作用时间短、作用距离短。
如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等。
局部化学介质:某些细胞产生并分泌的一大类活性物质。
作用特点:不进入血液而是通过细胞外液作用于附近靶细胞。
包括生长因子、前列腺素和一氧化氮等。
激活
催化 NO 合成酶
GTP
可溶性GC cGMP PKG 效应
四、甘油二酯、三磷酸肌醇和Ga2+的信号体系
磷脂酶C(phospholipaseC,PLC):可被膜上的G蛋白活化, 催化膜上的,5-二磷酸酯酰肌醇(PIP2)分解成甘油二酯、三 磷酸肌醇。 第二信使:
甘油二酯(diacylglycel,DAG)
离子通道受体在结构上既与胞外信号 分子结合,同时又是离子通道,因此 具有受体与离子通道耦联的特点,所 以当离子通道型受体与配体结合后, 通道开启,离子迅速通过膜流入或流 出,在胞内产生离子流和电效应,导 致膜电位的变化。
2、G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体
由一条多肽链组成,其中带有7个疏 水越膜区域; 氨基末端朝向细胞外,羧基末端则朝 向细胞内基质; 氨基末端有糖基化的位点,羧基末端 的丝氨酸、苏氨酸为磷酸化的部位 , 在蛋白激酶的作用下,可结合磷酸基 团。
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、受体的作用特点
1、选择性的与特定配体结合
2、配体具备强的亲和力 3、受体-配体结合后显示可饱和性 4、受体-配体的结合具有可逆性 5、受体与配体的结合可通过磷酸化和去磷酸化进 行调节
包括激素、神经递质、药物、光子等;
细胞表面以及细胞内部有能接受这些化学信号分子的受体; 受体将信号分子所携带的信号转变为细胞内信号分子---第二信 使second messenger; 胞内信号的转导途径,最终转化为细胞的各种复杂的生物学效 应。
第一节 细胞外信号
化学信号分类:
激素:由内分泌细胞合成,经血液或淋巴循环到达机体各 部位的靶细胞。
PKA--- cAMP依赖性蛋白激酶
CREB---反应元件结合蛋白 基因的CRE区---序列为TGACGTCA
cAMP
在不同类型的细胞中游不同的靶蛋白被磷酸化。如:肾上
腺素; 在骨骼肌细胞,激活的PKA使与糖原分解代谢有关的酶磷 酸化,板动分解糖原生成葡萄糖的机制; 在脂肪细胞,使脂肪细胞分解代谢有关的酶磷酸化,从而
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体(TPKR)作用机制
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
第三节 细胞内受体

一、cAMP信使体系 AC催化ATP → cAMP → cAMP活化PKA → PKA磷酸化 CREB → CREB结合相关基因的CRE区→在其他特异性转录
ห้องสมุดไป่ตู้
因子的调控下,启动基因的表达,产生各种生物学效应。
AC adenylate cyclase--腺苷酸环化酶, cAMP ---环单磷酸腺苷
离子通道 蛋白激酶
生物学效应
底物磷酸化
级联反应(cascade reaction):信号传导通路中,催化某一步反应的蛋白 质由上一步反应的产物激活或抑制(即通过磷酸化获取磷酸,这样的过程叫 级联反应。
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
化学反应→把细胞外的信号传导到细胞内。
二、酪氨酸蛋白激酶型受体(TPKR)作用机制
配体与TPKR结合→蛋白质构象的变化→激酶活性区的酪氨酸残基自体磷酸化
→ 激活受体的激酶→在空间上形成一个或数个SH2结合位点→受体可与具有 SH2结构域的蛋白质结合并使之激活→激活的蛋白质进一步催化细胞内的生物
三、NO
NO 合酶 l 精氨酸 NO + 瓜氨酸;
l NO 合酶是一种Ga2+/ 钙调素敏感性酶;
l NO 提高细胞内的cGMP 浓度.
NO产生的效应: 血管内皮细胞释放NO,应答神经末梢的刺激,NO扩 散进入靶细胞与靶蛋白结合,快速导致血管平滑肌舒张,从 而引起血管扩张、血流通畅。
Ga2+(膜外)
当受体与相应的配体结合后,触发受 体蛋白的构象改变,后者再进一步调 节G蛋白的活性而将配体的信号传递 到细胞内。
G蛋白的结构
鸟苷酸结合蛋白; 信号转导途径中与受体耦联的鸟甘酸结合蛋白; G蛋白家族:-Gs,Gi,Gq。
由α β γ 3个不同的亚单位构成异聚体; 具有结合GTP或GDP的能力和GTP酶 的活性; 其本身的构象改变可进一步激活效应蛋白effector protein,实现信 号从胞外到胞内的传递。
拮抗剂:指与受体结合后不产生细胞效应,但可阻碍激动 剂对细胞作用的效应。
Ⅰ型拮抗剂:结合于受体的部位与内源性配体相同,可阻断或减 弱内源性配体对细胞的效应;
Ⅱ型拮抗剂:结合与受体的部位与内源性配体不同,能阻断或减 弱内源性配体对细胞的作用。
第一节 受体( receptor )
一种存在于细胞膜和细胞 核内,能特异识别并结合 胞外信号分子,进而激活 胞内一系列生物化学反应, 石使细胞对外界刺激产生 相应的效应的蛋白质; 因此受体是细胞或生物 体对外界刺激产生特异 性反应的基本因素之一。
相关文档
最新文档