PKA系统信号转导
第九章 细胞信号转导知识点总结
第九章细胞信号转导细胞通讯：一个信号产生细胞发出的信息通过介质（又称配体）传递到另一个靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过信号转导产生靶细胞内一系列的生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应。
信号传导：是指信号分子从合成的细胞中释放出来，然后进行传递。
信号传导强调信号的产生、分泌与传送。
信号转导：是指信号的识别、转移与转换，包括配体与受体的结合、第二信使的产生及其后的级联反应等。
信号转导强调信号的接收与接收后信号转换的方式与结果。
受体：是一类能够结合细胞外特异性信号分子并启动细胞反应的蛋白质。
第二信使：细胞外信号分子不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，经信号转导，在细胞内产生非蛋白类小分子，这种细胞内信号分子称为第二信使。
分子开关：细胞信号传递级联中，具有关闭和开启信号传递功能的分子。
信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套特定机制，将胞外信号转化为胞内信号，最终调节特定基因表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称为细胞信号通路。
G蛋白偶联受体：指配体-受体复合物与靶细胞的作用是要通过与G蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将细胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞行为的受体。
cAMP信号通路：细胞外信号与细胞相应受体结合，导致细胞内第二信使cAMP水平的变化而引起细胞反应的信号通路。
（磷脂酰肌醇信号通路）双信使系统：胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合，激活膜上的磷脂激酶C，使质膜上的PIP2分解成IP3和DAG两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激活两种不同的信号通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此将这种信号通路称为“双信使系统”。
钙调蛋白：真核细胞中普遍存在的Ca2+应答蛋白。
Ras蛋白：Ras基因的产物，分布于质膜胞质侧，结合GTP时为活化状态，结合GDP时失活状态，因此Ras蛋白属于GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，具有分子开关的作用。
细胞生物学总结(复习重点)——8.细胞信号转导
4、细胞通讯：一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应的反应。
对于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化和凋亡是必须的。
包括分泌化学信号（内、旁、自、化学突触）、细胞间接触、和相邻细胞间间隙连接。
5、细胞识别：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（配体）选择性地相互作用，进而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。
20、信号分子：生物体内的某些化学分子，如激素、神经递质、生长因子、气体分子等，在细胞间和细胞内传递信息，特称为信号分子。
21、信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套的特定机制，将胞外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因的表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称为细胞信号通路。
22、受体：一种能够识别和选择性地结合某种配体（信号分子）的大分子，当与配体结合后，通过信号转导作用将胞外信号转导为胞内化学或物理的信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应。
两个区域：配体结合区、效应区。
受体主要有三类离子通道型受体、G蛋白偶联型受体和酶偶联的受体。
23、第一信使：一般将胞外信号分子称为第一信使。
24、第二信使：细胞表面受体接受胞外信号后最早在胞内产生的信号分子。
细胞内重要的第二信使有：cAMP、cGMP、DAG、IP3等。
第二信使在细胞信号转导中起重要作用，能够激活级联系统中酶的活性以及非酶蛋白的活性，也控制着细胞的增殖、分化和生存，并参与基因转录的调节。
10、IP3信号的终止是通过去磷酸化形成IP2，或被磷酸化形成IP4。
DG通过两种途径终止其信使作用：一是被DG-激酶磷酸化成为磷脂酸，进入磷脂酰肌醇循环；二是被DG酯酶水解成单脂酰甘油。
13、分子开关：在细胞内一系列信号传递的级联反应中，必须有正、负两种相辅相成的反馈机制精确调控，也即对每一步反应既要求有激活机制，又必然要求有相应的失活机制，使细胞内一系列信号传递的级联反应能在正、负反馈两个方面得到精确控制的蛋白质分子称为分子开关。
信号转导系统
信号转导系统信号转导生物体对环境(包括外环境和内环境)信号变化有极高的反应性。
如细菌趋向营养物的运动，视觉细胞对光的感觉，饥饿时激素信号使燃料分子(feul molecules)如糖、脂肪、蛋白质等释放内部能量，生长因子诱导分化等都是典型的例子。
细胞对外界刺激的感受和反应都是通过信号转导系统(signal transduction system)的介导实现的。
该系统由受体、酶、通道和调节蛋白等构成。
通过信号转导系统、细胞能感受、放大和整合各种外界信号。
第一节细胞信号的概况一、细胞外信号分子的识别在多细胞高等生物体内，细胞间的相互影响是通过信号分子实现的，信号分子包括蛋白质、肽、氨基酸、核苷酸、类固醇、脂肪酸衍生物和一些溶于水的气体分子，如一氧化碳、一氧化氮等。
这些信号分子大多数由信号细胞(signaling cells)分泌产生，有些是通过扩散透过细胞膜释放，有些则是和细胞膜紧密结合，需要通过细胞接触才能影响到和信号细胞相接触的其他细胞。
信号分子对靶细胞的作用都是通过一类特异的蛋白质——受体实现的，受体能特异地识别信号分子。
靶细胞上的受体大多数是跨膜蛋白质(transmembrane proteins)，当受体蛋白和细胞外信号分子(也称配体ligand)结合后就被激活，从而启动靶细胞内信号转导系统的级联反应(cascade)。
有些受体位于细胞内，信号分子必须进入细胞才能与受体结合，并使受体激活，这些信号分子都是分子量很小而且是脂溶性的，能扩散通过细胞膜进入细胞。
二、分泌性信号分子作用途径旁分泌(paracrine)由细胞分泌的信号分子只是作为局部的介导物，作用于邻近的靶细胞，称为旁分泌。
旁分泌的信号分子由细胞分泌后，不能扩散至较远的距离，这种信号分子很快地被邻近的靶细胞摄入，或被细胞外酶降解(图17-1A)。
突触(synapses)在较高等的多细胞生物体内，神经细胞(或神经元)能通过轴突与相距较远的靶细胞接触。
PKA和PKC的分子结构和作用机制
PKA和PKC的分子结构和作用机制王建沅宁波大学摘要：蛋白激酶PKA和PKC是G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路中的重要的信号转导因子，参与多种细胞功能活动的调节，在细胞通讯中发挥着不可替代的作用。
本文主要论述了PKA和PKC的分子结构特征以及在信号转导过程中的作用机制。
关键词：细胞通讯；PKA；PKC；分子结构；作用机制The Molecular Structure and Mechanism of PKA and PKCAbstract: protein kinase PKA and PKC are important signal transduction factors participating in cell signaling pathways mediated by G protein, involve a variety of cellular functional activities and play an irreplaceable role in cell communication.This paper mainly discussed the molecular structure characteristics and the mechanism of PKA and PKC in signal transduction .Key words: Cell communication; PKA; PKC; Molecular structure; Mechanism of action1 引言蛋白激酶可以通过使其他蛋白发生磷酸化作用而改变它们的活性，生物信号在细胞内传递的基本和主要方式就是蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的蛋白质磷酸化和去磷酸化(即“可逆蛋白质磷酸化作用”)[1]。
简单地说，蛋白激酶在细胞中起到了“开关”的作用，通过磷酸化控制某些蛋白质的活性，调控细胞信号的传导和功能活性的发挥。
PKA,PKC在生命过程中的作用
PKA，PKC在生命过程中的10个作用0812110 薛绮雯1.活化PKA从而使其底物蛋白发生磷酸化从而实现几乎所有的cAMP的作用蛋白激酶 A (protein kinase A，PKA) 又称依赖于cAMP的蛋白激酶A (cyclic-AMP dependent protein kinase A)，是一种丝/苏氨酸蛋白激酶。
一般认为, 真核细胞内几乎所有的cAMP的作用都是通过活化PKA,从而使其底物蛋白发生磷酸化而实现的。
[1] PKA全酶分子是由四个亚基组成的四聚体, 其中两个是调节亚基(regulatory subunit, 简称R 亚基)，另两个是催化亚基(catalytic subunit, 简称C 亚基)。
全酶没有活性。
活化的PKA 可作用于各种多种与糖脂代谢相关的酶类，一些离子通道和某些转录因子，使它们发生磷酸化并改变其状态。
胞吐和胞吞被认为是需要钙离子、蛋白激酶和GTP酶dynamin等参与的。
有实验揭示在DRG神经元上存在一种不依赖于钙离子和dynamin的快速胞吞，胞外钙离子可以阻断细胞内钙离子依赖的胞吐:而且神经电活性和蛋白激酶A都调控这两种囊泡转运形式，且都不需要钙离子内流。
[2]2.PKA与长期记忆的建立有关CREB是一种转录调节因子，它调控细胞核内基因的表达及其后的蛋白质生物合成。
细胞内信号转导必然参与记忆和学习的发生与发展过程。
CREB在将细胞外刺激所诱发的细胞内信号传入细胞核的过程中起着重要的作用。
细胞外的信号(配体)与细胞表面的信号接受装置——受体相互作用，激活了AMP环化酶，使细胞内cAMP的量大为增加。
cAMP与蛋白激酶A(PKA)的调节亚基结合，PKA的催化亚基则将向细胞核移行的CREB蛋白磷酸化。
这时，CREB的第133位丝氨酸残基被磷酸化，CREB 也因而活化，并促使它的靶基因表达。
与学习反射相关的感觉神经元和运动神经元需要与突触建立联系，实验表明5-羟色胺反复刺激所引起的cAMP和CREB信号转导确与长期记忆的建立有关。
信号转导CAMP信号通路对基因转录的激活之乳糖操纵子
协调调节
1、阻遏蛋白的负性调节 •在没有乳糖存在时，乳 糖操纵子处于阻遏状态。 此时，Ⅰ基因列在P启动
序列操纵下表达的乳糖阻
遏蛋白与O序列结合，故 阻断转录启动。阻遏蛋白 的阻遏作用并非绝对，偶 有阻遏蛋白与O序列解聚。 因此，每个细胞中可能会 有寥寥数分子β半乳糖苷 酶、透酶生成。
当有乳糖存在时，乳糖操纵子即可被诱导。真正的诱导剂并非乳糖本身。乳糖经 透酶催化、转运进入细胞，再经原先存在于细胞中的少数β -半乳糖苷酶催化，转 变为别乳糖。后者作为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白，使蛋白构型变化，导致阻 遏蛋白与O序列解离、发生转录，使β-半乳糖苷酶分子增加 1000倍。
信号转导CAMP信号通路对基因转录 的激活之乳糖操纵子
姓 名：李 飞 专 业: 细胞生物学 指导教师：江 龙 教授
1 2 3
CAMP信号通路 乳糖操纵子的结构 乳糖操纵子转录的调节方 式
一、CAMP信号通路
1
cAMP信号通路(cAMP signal pathway) 又称PKA系统(protein kinase A system, PKA)，是环核苷酸系统的一种。 在这个系统中，细胞外信号与相应受体结 合，通过调节细胞内第二信使cAMP的水平 而引起反应的信号通路。信号分子通常是 激素，对cAMP水平的调节，是靠腺苷酸环 化酶进行的。该通路是由质膜上的五种成 分组成：激活型受体(stimulate receptor, RS)，抑制型受体(inhibite receptor, Ri)，激活型和抑制型调节G蛋 白(Gs和Gi)和腺苷酸环化酶C。
2、作用机理：
cAMP信号途 径可表示为： 激素→ G 蛋白耦联 受体→G 蛋白→腺 苷酸环化 酶 →cAMP →依赖 cAMP的 蛋白激酶 A→基因 调控蛋白 磷酸化→ 基因转录
PKA系统
PKA系统2008-06-04 21:34PKA系统的信号分子作用于膜受体后，激活G蛋白偶联系统，产生cAMP后，激活蛋白激酶A进行信号的放大，故将此途径称为PKA信号转导系统。
■系统组成G蛋白偶联系统由三部分组成：表面受体、G蛋白和效应物（图5-25），由于这三种复合物都是结合在膜上，故此将它们称为膜结合机器（membrane-bound machinery）。
●受体G蛋白偶联受体都是7次跨膜的膜整合蛋白，包括肾上腺素（β型）受体、胰高血糖素受体、促甲状腺素受体、后叶加压素受体、促黄体生长素受体、促卵泡激素受体等。
●G蛋白●效应物（effector）所谓效应物是指直接产生效应的物质，通常是酶，如腺苷酸环化酶、磷酸脂酶等，它们是信号转导途径中的催化单位（表5-3）。
表5-3 异质G蛋白介导的生理效应配体受体效应物生理效应肾上腺素β-肾上腺受体腺苷酸环化酶糖原水解血清紧张素血清紧张素受体腺苷酸环化酶行为敏感好学光视紫红质cGMP磷酸二酯酶视觉兴奋IgE抗原复合物肥大细胞Ig-受体磷脂酶C 分泌f-Met肽趋化受体磷脂酶C 趋化性乙酰胆碱毒蝇碱受体 K+通道降低起搏活性第二信使：cAMP●腺苷酸环化酶（adenylate cyclase，AC）腺苷酸环化酶是膜整合蛋白，能够将ATP转变成cAMP，引起细胞的信号应答，故此，AC是G蛋白偶联系统中的效应物。
很多不同类型的细胞都是通过cAMP浓度的变化引起细胞的应答（表5-4），在无脊椎动物中cAMP也可作为第二信使起作用。
表5-4 某些通过cAMP介导的激素应答实例组织激素应答肝肾上腺素和胰高血糖素糖原水解，葡萄糖合成（糖异生），糖原合成的抑制骨骼肌肾上腺素糖原分解，糖原合成的抑制心肌肾上腺素加快收缩脂肪肾上腺素，ACTH，胰高血糖素三酰甘油降解肾加压素（ADH）提高表皮细胞对水的通透性甲状腺TSH 甲状腺激素分泌肾上腺ACTH 增强糖皮质激素的分泌骨甲状旁腺素甲状旁腺素卵巢LH 增强胆固醇激素的分泌■G蛋白偶联受体跨膜信号转导机理在G蛋白偶联系统中，G蛋白的作用主要是将信号从受体传递给效应物，它包括了三个主要的激发过程（图5-27）：●G蛋白被受体激活●G蛋白将信号向效应物转移●应答的终结当与Gα结合的GTP被水解成GDP时，信号转导就会终止。
主要的信号转导途径
第三节主要的信号转导途径一、膜受体介导的信号传导（一）cAMP-蛋白激酶A途径述：该途径以靶细胞内cAMP浓度改变和激活蛋白激酶A（PKA）为主要特征，是激素调节物质代谢的主要途径。
1．cAMP的合成与分解⑴引起cAMP水平增高的胞外信号分子：胰高血糖素、肾上腺素、促肾上腺皮质激素、促甲状腺素、甲状旁腺素和加压素等。
α-GDP-βγ（Gs蛋白）激素+受体→激素-受体→↓α-GTP + βγ↓AC激活↓ATP →cAMP述：当信号分子（胰高血糖素、肾上腺素和促肾上腺皮质激素）与靶细胞质膜上的特异性受体结合，形成激素一受体复合物而激活受体。
活化的受体可催化Gs的GDP与GTP交换，导致Gs的α亚基与βγ解离，蛋白释放出αs-GTP。
αs-GTP能激活腺苷酸环化酶，催化ATP转化成cAMP，使细胞内cAMP浓度增高。
过去认为G蛋白中只有α亚基发挥作用，现知βγ复合体也可独立地作用于相应的效应物，与α亚基拮抗。
腺苷酸环化酶分布广泛，除成熟红细胞外，几乎存在于所有组织的细胞质膜上。
cAMP经磷酸二酯酶（PDE）降解成5'－AMP而失活。
cAMP是分布广泛而重要的第二信使。
⑵AC活性的抑制与cAMP浓度降低◇Gα-GTP结合AC并使之激活后，同时激活自身的GTP酶活性，Gα-GTP→Gα-GDP，Gs、AC均失活。
从而在细胞对cAMP浓度升高作出应答后AC活性迅速逆转。
⑶少数激素，如生长激素抑制素、胰岛素和抗血管紧张素II等，它们活化受体后可催化抑制性G蛋白解离，导致细胞内AC活性下降，从而降低细胞内cAMP水平。
⑷正常细胞内cAMP的平均浓度为10－6mol/L。
cAMP在细胞中的浓度除与腺苷酸环化酶活性有关外，还与磷酸二酯酶的活性有关。
举例如下：①一些激素如胰岛素，能激活磷酸二酯酶，加速cAMP降解；②某些药物如茶碱，则抑制磷酸二酯酶，促使细胞内cAMP浓度升高。
2．cAMP的作用机制――cAMP激活PKA（幻灯64）⑴cAMP对细胞的调节作用是通过激活cAMP依赖性蛋白激酶或称蛋白激酶A （PKA）系统来实现的。
某大学生物工程学院《细胞生物学》考试试卷(225)
某大学生物工程学院《细胞生物学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（50分，每题5分）1. 细胞核是关键的细胞器之一，没有细胞核的细胞是不能存活的。
（）答案：错误解析：哺乳动物成熟的红细胞不存在细胞核，但能行使正常的生理功能。
2. 在核糖体的重装配实验过程中，r蛋白与rRNA的装配表现出先后层次性。
（）答案：正确解析：3. 改变处理血影的离子强度，则血影蛋白和肌动蛋白条带消失，说明两种蛋白不是膜内在蛋白。
（）解析：当改变血影的离子浓度，外周蛋白与膜的结合是非共价结合，较容易从膜上脱离下来，因此血影蛋白和肌动蛋白不是膜内在蛋白。
4. 病毒的包膜是特化的细胞膜，与细胞膜在结构与功能上并无太大差异。
（）答案：错误解析：病毒的包膜是特化的细胞膜，是在病毒从被感染的细胞分离时带过来的，也是磷脂双分子层，与细胞膜不同的是，病毒包膜上还有病毒的糖蛋白。
5. 所有组成核小体的组蛋白，在进化上都是高度保守的。
（）答案：错误解析：H1有一定的种属和组织特异性，在进化上不如其他组蛋白那么保守。
6. G蛋白偶联受体被激活后，使相应的G蛋白解离成α、β、γ三个亚基，以进行信号传递。
（）答案：错误解析：在细胞中G蛋白由α、β、γ三个亚基构成，β、γ以异二聚体的形式存在，Gα和Gβγ分别通过共价键锚定在膜上，当配体与受体结合，G蛋白的三聚体解离，并发生GDP与GTP的交换，游离的GαGTP处于活化的开启状态。
7. 每个病毒都含有一种或多种DNA或RNA分子。
（）解析：病毒是非细胞形态的生命体，只含有一种遗传物质DNA或RNA。
8. 甲基化的基因总是比甲基化不足的基因活性高。
（）答案：错误解析：大多数情况下是甲基化不足的基因比甲基化的基因活性高，但是少数情况下，甲基化不足的基因是无转录活性的。
细胞信号转导知识点总结归纳
细胞信号转导知识点总结归纳
第二信使（细胞内小分子信使）
如钙离子、环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸（cGMP）、环腺苷二磷酸核糖、甘油二酯（DAG）、肌醇-1,4,5-三磷酸（IP3）,花生四烯酸、神经酰胺、一氧化氮、一氧化碳
cAMP和cGMP的上游信号转导分子分别为腺苷酸环化酶（AC）和鸟苷酸环化酶（GC），下游分子分别为蛋白激酶A（PKA）和蛋白激酶G（PKG）。
磷脂酰肌醇激酶（PI-K）催化磷脂酰肌醇（PI）的磷酸化。
磷脂酰肌醇特异性激酶C（PLC）可将磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）分解成DAG和IP3。
钙离子的下游信号转导分子为钙调蛋白，钙调蛋白本身无活性，形成Ca2+/CAM复合物后可调节钙调蛋白依赖性蛋白激酶的活性。
钙离子还可以结合PKC、AC和cAMP-PDE等多种信号转导分子。
NO可通过激活鸟苷酸环化酶、ADP-核糖转移酶和环氧化酶等传递信号。
细胞内一氧化氮合酶可催化精氨酸分解产生瓜氨酸和NO。
细胞生物学 第8章 细胞信号转导
Adenylate cyclase
④环腺苷酸磷酸二酯酶（cAMP phosphodiesterase, PDE）：降解
cAMP生成5’-AMP，起终止信号
的作用。
Degredation of cAMP
⑤蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）：由两个催 化亚基和两个调节亚基组成。cAMP与调节亚基结合， 使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基，激 活蛋白激酶A的活性。
通过与质膜结合的信号分子与其相接触的靶细胞质膜上的 受体分子相结合，影响其他细胞。如精子和卵子之间的识 别，T与B淋巴细胞间的识别。
3.细胞间隙连接
两个相邻的细胞以连接子（connexon）相联系。
连接子中央为直径1.5nm的亲水性孔道。允许小分 子物质如Ca2+、cAMP通过，有助于相邻同型细胞
1. 信号分子的产生
信号分子
2. 细胞识别（Cell recognition）
受体蛋白 3. 信号转导（Signal transduction） 4. 引发生物学效应 5. 信号的解除
细胞信号转导
指细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)
结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋
白间相互作用，直至细胞生理反应所需基因开始
一、G蛋白耦联受体的结构与激活
(一)、 G蛋白 (三聚体GTP结合调节蛋白)
(1) 组成：αβγ三个亚基， β 和γ亚基属于脂锚定蛋白。 (2) 作用：分子开关，α亚基结合GDP处于关闭状态， 结合GTP处于开启状态。α亚基具有GTP酶活性， 能催化所结合的ATP水解，恢复无活性的三聚体 状态。α亚基具有三个功能位点：①GTP结合位点; ②鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性位点; ③腺苷 酸环化酶结合位点。
细胞通讯和细胞信号转导
PKA系统的信号转导
PKA系统（protein kinase A system，PKA）是G蛋白偶联系统的一种信号转导途径。信号分子作用于膜受体后，通过G蛋白激活腺苷酸环化酶, 产生第二信使cAMP后,激活蛋白激酶A进行信号的放大。故将此途径称为PKA信号转导系统。如胰高血糖素和肾上腺素都是很小的水溶性的胺,它们在结构上没有相同之处,并作用于不同的膜受体, 但都能通过G蛋白激活腺苷酸环化酶, 最后通过蛋白激酶A进行信号放大。
PKC系统的信号转导
系统组成与信号分子
系统组成：由三个成员组成:受体、G蛋白和效应物。Gq蛋白也是异源三体,其α亚基上具有GTP/GDP结合位点,作用方式与cAMP系统中的G蛋白完全相同。该系统的效应物是磷酸肌醇特异的磷脂酶C-β(phosphatidylinositol-specific phospholipase C-β, PI-PLCβ),此处的β表示一种异构体。
效应物
G蛋白
作用
腺苷酸环化酶
Gs
激活酶活性
Gi
抑制酶活性
K+离子通道
Gi
打开离子通道
磷脂酶C
Gp
激活酶活性
cGMP磷酸二脂酶
Gt
激活酶活性
表2, 某些G蛋白的功能
在G蛋白偶联信号转导系统中， G蛋白能够以两种不同的状态结合在细胞质膜上。一种是静息状态，即三体状态; 另一种是活性状态， G蛋白由非活性状态转变成活性状态，尔后又恢复到非活性状态的过程称为G蛋白循环(G protein cycle)。G蛋白的这种活性转变与三种蛋白相关联: GTPase激活蛋白(GTPase-activating protein，GAPs) 鸟苷交换因子(guanine nucleotide-exchange factors，GEFs) 鸟苷解离抑制蛋白(guanine nucleotide-dissociation inhibitors，GDIs)
信号转导的名词解释细胞通讯名词解释
多细胞生物是由不同类型的细胞组成的社会，而且是一个开放的社会，这个社会中的单个细胞间必须协调它们的行为，为此，细胞建立通讯联络是必需的。
如生物体的生长发育、分化、各种组织器官的形成、组织的维持以及它们各种生理活动的协调，都需要有高度精确和高效的细胞间和细胞内的通讯机制。
2. 信号传导(cell ignalling) 是细胞通讯的基本概念，强调信号的产生、分泌与传送，即信号分子从合成的细胞中释放出来，然后进行传递。
3. 信号转导(ignal tranduction) 是细胞通讯的基本概念，强调信号的接收与接收后信号转换的方式 (途径)和结果，包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反应等，即信号的识别、转移与转换。
4. 信号分子(ignaling molecule) 信号分子是指生物体内的某些化学分子，既非营养物，又非能源物质和结构物质，而且也不是酶，它们主要是用来在细胞间和细胞内传递信息，如激素、神经递质、生长因子等统称为信号分子，它们的惟一功能是同细胞受体结合，传递细胞信息。
多细胞生物中有几百种不同的信号分子在细胞间传递信息，这些信号分子中有蛋白质、多肽、氨基酸衍生物、核苷酸、胆固醇、脂肪酸衍生物以及可溶解的气体分子等。
根据信号分子的溶解性分为水溶性信息(water-oluble meenger)和脂溶性信息(lipid-oluble meenger)，前者作用于细胞表面受体，后者要穿过细胞质膜作用于胞质溶胶或细胞核中的受体。
其实，信号分子本身并不直接作为信息，它的基本功能只是提供一个正确的构型及与受体结合的能力，就像钥匙与锁一样，信号分子相当于钥匙，因为只要有正确的形状和缺齿就可以插进锁中并将锁打开。
至于锁开启后干什么，由开锁者决定了。
5. 激素(hormone) 激素是由内分泌细胞(如肾上腺、睾丸、卵巢、胰腺、甲状腺、甲状旁腺和垂体)合成的化学信号分子，这些信号分子被分泌到血液中后，经血液循环运送到体内各个部位作用于靶细胞。
CAMP-PKA信号转导途径在预处理心肌保护机制中的研究
cAMP-PKA信号转导途径在预处理心肌保护机制中的研究薛庆华扬静程卫平李立环*北京阜外心血管病医院[摘要]目的：探讨cAMP-PKA信号转导途径是否介入了预处理心肌保护作用及其可能的机制。
方法：50只SD大鼠随机分为缺血/再灌注（I/R）组、缺血预处理（IPC）组、H89（PKA抑制剂）组、脯氨酸二硫氨基甲酸（PDTC，NF-κB抑制剂）组和db-cAMP 组。
建立大鼠离体心脏Langendorff灌注模型，I/R组在平衡40min后，阻断1h复灌30min；IPC组在平衡10min后，阻断5min、再灌5min，循环3次，随后阻断1h复灌30min；H89组和PDTC组在缺血预处理期分别用含有H89（10μM）和PDTC（100μM）的K-H 液灌注；db-cAMP组平衡10min后，用含db-cAMP（200μM）的K-H液灌注30min。
在平衡期、复灌10min、20min和30min记录左室压力变化率（±dp/dt max) 、左室发展压（LVDP）；平衡期和复灌30min时记录冠脉流量（CF），测定冠脉流出液中乳酸脱氢酶（LDH）和肌酸激酶（CK）含量；复灌30min后留取心肌组织保存于液氮中。
用蛋白质免疫印迹法（Western blotting）检测p-CREB（Ser133）含量，凝胶电泳迁移率法（EMSA）检测NF-κB-DNA结合活性，Real-time PCR检测TNF-αmRNA的表达。
结果: 1、IPC和db-cAMP组p-CREB（Ser133）的表达显著高于I/R（P <0.01），H89可抑制IPC所致的CREB（Ser133）磷酸化（P <0.01）；2、IPC和db-cAMP组NF-κB-DNA结合活性、TNF-α mRNA表达明显低于I/R组（P <0.01），H89和PDTC 可削弱IPC的作用（P <0.05）；3 、I/R、H89和PDTC组复灌期间±dp/dtmax 、LVDP 以及CF均明显低于基础值，在复灌20min和30min时显著低于IPC、db-cAMP组（P <0.01或P <0.05）；4、复灌30min 5组冠脉流出液中CK和LHD活性均有升高，I/R组、H89和PDTC组显著高于各自基础值和IPC、db-cAMP组（P <0.01, P <0.05）。
细胞受体类型特点及重要的细胞信号转导途径
请归纳总结细胞受体类型、特点及重要的细胞信号转导途径受体是一类能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子，大多数受体是蛋白质且多为糖蛋白，少数是糖脂，有的则是以上二者则是以上二者组成的复合物。
受体是细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子并与之结合的成份，它能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引发生物学效应。
在细胞通信中，由信号传导细胞送出的信号分子必需被靶细胞接收才能触发靶细胞的应答，接收信息的分子称为受体，此时的信号分子被称为配体。
在细胞通信中受体一般是指位于细胞膜表面或细胞内与信号分子结合的蛋白质。
一丶受体类型按照靶细胞上受体存在的部位，可以将受体分为细胞内受体和细胞表面受体。
细胞内受体存在于细胞质基质或核基质中，主要识别和结合小的脂溶性信号分子。
细胞表面受体主要识别和结合亲水性信号分子。
按照受体存在的标准，受体可大致分为三类：1．细胞膜受体：位于靶细胞膜上，如胆碱受体、肾上腺素受体、多巴胺受体、阿片受体等。
2．胞浆受体：位于靶细胞的胞浆内，如肾上腺皮质激素受体、性激素受体。
3．胞核受体：位于靶细胞的细胞核内，如甲状腺素受体。
另外也可按照受体的蛋白结构、信息转导进程、效应性质、受体位置等特点将受体分为四类：1．离子通道偶联受体：如N-型乙酰胆碱受体含钠离子通道。
2．G蛋白偶联受体：M-乙酰胆碱受体、肾上腺素受体等。
3．酶联受体：如胰岛素受体，甾体激素受体、甲状腺激素受体等。
有些受体具有亚型，各类受体都有特定的散布部位核特定的功能，有些细胞也有多种受体。
二丶受体特点1．受体与配体结合的特异性特异性现为在同一细胞或不同类型的细胞中，同一配体可能有两种或两种以上的不同受体；同一配体与不同类型受体结合会产生不同的细胞反映，例如肾上腺素作用于皮肤粘膜血管上的α受体使血管光滑肌收缩，作用于支气管光滑肌上的β受体则使其舒张。
2．配体与受体结合的饱和性受体可以被配体饱和。
特别是胞浆受体，数量较少,少量激素就可以够达到饱和结合。
垂体促性腺激素表达的受体后信号转导机制
垂体促性腺激素表达的受体后信号转导机制王新【摘要】对促性腺激素释放激素(GnRH)作用机制的研究是一个重要领域.文章综述了国内外GnRH的研究进展,认为GnRH与受体(Rs)结合后,要通过一系列的信号转导,调节和控制促卵泡激素(FSH)和黄体生成素(LH)的合成和分泌.GnRH受体后信号转导途径主要是通过3大信号转导系统完成的:环磷酸腺苷(cAMP)信号转导系统、蛋白激酶C(PKC)信号转导系统和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号转导系统.cAMP信号转导通路和PKC信号转导通路都属于G蛋白偶联的信号通路,二者最后都要通过激活MAPK信号转导系统来完成调控.这为进一步研究GnRH作用机制提供了依据,同时讨论了存在的问题,并对下一步的研究方向做出展望.%It is an important area of research on the mechanism of gonadotropin-releasing hormone. The paper reviews the domestic and foreign advances on GnRH and think GnRH regulates the synthesis and secretion of FSH and LH after binding its receptor in a series of signal transduction. The GnRH post-receptor signal transduction pathway may consist of three major signal transduction system: the cAMP signal transduction system, PKC signal transduction system and MAPK signal transduction system. cAMP signal transduction pathway and PKC signal transduction pathway belong to G protein coupling signaling pathways, who both finish regulation by activating MAPK signal transduction system at last. It provides the base on the further study, some suggestions gived on existents problems and further research direction raised.【期刊名称】《中国畜牧兽医》【年(卷),期】2012(039)006【总页数】4页(P224-227)【关键词】促性腺激素;信号转导系统;受体后【作者】王新【作者单位】青岛农业大学动物科学技术学院,山东青岛266109;广州中医药大学中药学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】Q422垂体分泌的促性腺激素（GTH）包括促卵泡激素（FSH）和黄体生成素（LH），在下丘脑分泌的促性腺激素释放激素GnRH的调控下，FSH和LH共同调节性腺功能，同时也接受性腺分泌的性激素等的反馈调节。
细胞信号转导的机制
细胞信号转导的机制细胞信号转导是指细胞内外环境变化引起的生物学效应，这个过程通过复杂的分子通路完成。
细胞信号转导是细胞内生物学的一个极其重要的过程，与生物体的正常发育和生长、器官形成和器官功能维持、细胞的自我调节和适应环境等过程密切相关。
本文将介绍细胞信号转导的机制，包括细胞外信号分子传递、受体激活、下游信号传递桥梁，以及信号终止机制。
一、细胞外信号分子传递在细胞外环境中，许多信号分子与细胞膜上的受体结合后引起信号转导。
信号分子包括神经递质、生长因子、激素、细胞外基质分子等。
这些分子可被类比为钥匙，而细胞膜上的受体则是它们所需要的锁。
接下来，我们将以神经递质为例，介绍这些信号分子是如何调节细胞信号转导的。
神经递质是在神经系统间隙中自下而上传递的分子信号。
它们稍稍隔开了细胞之间的距离，从而使得神经元之间可以相互通信。
神经递质分子由细胞膜上的受体结合并激活信号的下游通路。
通过这种激活的方式，神经递质会即时调节神经元活动。
例如，乙酰胆碱是一种神经递质，通过与乙酰胆碱受体结合来调节肌肉收缩。
二、受体激活细胞在处理多种生命周期事件过程中，细胞膜受体扮演着重要的角色。
不同的信号分子会结合在不同的受体上，它们也会进化、变异和适应环境。
这种一连串的变化和适应机制被称作受体激活。
受体激活涉及许多复杂的细节，其中包括受体结构变化、受体结合上游信号分子、理化条件的改变、密集的信号分子组合以及激活下游通路等。
受体结构变化是这些机制中最难以理解的部分。
一些结构生物学家已经从分子层面重新定位了许多受体的结构：它们能够在受体激活中发挥作用，比如分解将要分裂的分子并与其他的分子结合在一起。
三、下游信号传递桥梁下游信号传递指的是信号分子引导生物化学反应，最终影响目标基因。
细胞会将原始的信息转换成一系列分子引发反应。
这些反应发生在许多复杂的通路中，并且往往被大量的分子所控制。
在分子水平中，这些信号传递过程可以被视为多个不同信号分子的生物化学流程。
PKA系统信号转导
二、 受
体
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， 个别为糖脂 。
受 体 的 作用
▲ ▲
识别外源信号分子，即配体（ligand） 起细
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 胞应答。
受体与配体结合的特点*
高度专一性 高度亲和力
可饱和性
G蛋白通过、 亚基的异戊二烯化的基团
或a亚基的豆蔻酰化的基团锚定于细胞膜
G蛋白循环
（一）G蛋白的活化启动信号转导
信号转导途径的基本模式 ：
激素 受体 Ｇ蛋白 酶 第二信使 蛋白激酶 靶分子 生物学效应
（三）胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA 通路转导信号
两种G蛋白的活性型和非活性型的互变
(一）环核苷酸：cAMP 和 cGMP
核苷酸环化酶催化cAMP和cGMP生成
（adenylate cyclase，AC） （guanylate cyclase，GC）
PKA---蛋白激酶A
——是cAMP的靶分子
cAMP作用于cAMP依赖性蛋白激酶（cAMPdependent protein kinase，cAPK），即蛋白 激酶A（protein kinase A，PKA）。
肾上腺素 胰高血糖素
胰岛素
(+)
(+)
(-)
(+)
磷酸二酯酶
腺苷酸环化酶
ATP
cAMP
5‘-AMP
(+) 降 血 糖
A激酶 (无活性) A激酶 (活性)
磷酸化酶激酶
(无活性)
(+)
磷酸化酶激酶 (活性) P
糖原合成酶a (活性) 糖原合成酶b (无活性) P
camp-pka信号转导在so2衍生物舒张血管中作用
*基金项目:国家自然科学基金项目(20677035,20477023);山西省自然科学基金项目(20031092)作者单位:山西大学环境科学与工程研究中心,山西大学环境医学与毒理学研究所,太原030006作者简介:孟紫强(1939-),男,山西临汾人,教授,博士生导师,研究方向:二氧化硫毒理学与生物学。
文章编号:100120580(2008)0520562203 中图分类号:R 331132 文献标志码:A=论 著>cAMP-PKA 信号转导在SO 2衍生物舒张血管中作用*孟紫强,李屹,曹庆玲摘 要:目的 研究环腺苷酸单磷酸-蛋白激酶A(cAM P-PKA)信号转导系统在SO 2衍生物舒张血管中的作用。
方法 当SO 2衍生物诱发该血管环舒张时,采用放射免疫法检测血管环组织环腺苷酸单磷酸(cAM P)、环鸟苷酸单磷酸(cGMP)、前列环素(PGI 2)和血栓素(TXA 2)的稳定代谢产物6-酮-前列腺素F 1a (6-keto-P GF 1a ,6-keto)和血栓素B 2(TXB 2)的含量,并用32P 掺入底物法测定组织中的蛋白激酶A(PKA)活性。
结果 SO 2衍生物可引起血管组织中cAMP 、6-kceto(即P GI 2)含量及P KA 活性增加,其增加程度与内皮无关;SO 2衍生物不能引起血管环cGMP 和TXB 2含量的变化,但可引起cAMP/cGMP 和6-keto/TXB 2比值显著升高。
结论 SO 2衍生物可使PGI 2-cAMP -PKA 信号通路活化,这可能是SO 2导致血管舒张的机制之一。
关键词:二氧化硫;亚硫酸钠;血管舒张;信号转导;环腺苷酸单磷酸-蛋白激酶A(cANP-PKA)Vasodilatation of SO 2der ivatives a nd cAMP -PKA signal tr ansduction MENG Zi 2qia ng ,LI Y i ,CAO Qing 2ling.Centero f Envir onmental Science and Engineer ing,I nstitute o f Envir onmental Medicine a nd To xicology,Shanxi University (Taiyuan 030006,China )Abstr act :Objective To study the role of cAMP-PKA signal tr ansduct ion pathway on vasodilatat ion of rat aortic r ings caused by SO 2der ivatives.Methods Levels of cAMA,cGMP ,6-keto-PGF 1A ,TXB 2in the isolated aor tic rings of ratswere deter mined by radioimmunoassay.PKA activity was assayed by transferr ing phosphorus (32p)into the biotinylated pep 2tide Kemptide,the most specific substrate for PKA.Results Levels of cAMP,6-keto(PGI 2)and PKA activity in isolated aor tic r ings were increased by SO 2derivat ives in a dose-dependent way,which wer e independent of endothelium;No change of cGMP and TXB 2in rings with or without endothelium wer e observed;cAMP/cGMP and 6-keto/TXB 2,ratios were in 2creased significantly.Conclusion The relaxation effect on t he r ings caused by SO 2der ivatives might be mediated partly by the PGI 2-cAMP-PKA signal transduction pathway.SO/SO 2,the precursors of SO 2derivatives,might be a new cellular gas signal molecule,more studies are needed to understand its physiological r ole.Key wor ds :sulfur dioxide;sodium sulfite;vasodilatation;signal transduction;cAMP-PKA 本室研究发现,SO 2是一种具有多种毒性作用的全身性毒物112,吸入SO 2或将其衍生物腹腔注射对大鼠均有降压作用12,32,SO 2衍生物对血管有舒张作用且与内皮细胞无关14,52。
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GPCR是七跨膜受体（serpentine receptor）
GPCR的结构特点
矩型代表-螺旋， N端被糖基化，C端的半胱氨 酸被棕榈酰化。 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 受体内有一些高度保守的半胱氨酸残基，对维持 受体的结构起到关键作用
二、 受
体
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， 个别为糖脂 。
受 体 的 作用
▲ ▲
识别外源信号分子，即配体（ligand） 起细
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 胞应答。
受体与配体结合的特点*
高度专一性 高度亲和力
可饱和性
具有GTP酶活性
β、γ亚基 主要作用是与α亚基形成复合体并定位于质膜内侧； (Gβγ) 在哺乳细胞，βγ亚基也可直接调节某些效应蛋白。
G蛋白通过G蛋白偶联受体与各种下游 效应分子，如离子通道、腺苷酸环化酶、 PLC联系，调节各种细胞功能。
三种膜受体的结构和功能特点
*特性 内源性 配体 结构 跨膜区 段数目 *功能 离子通 道受体 神经递质 寡聚体形 成的孔道 4个 离子通道 G-蛋白偶联受体 神经递质、激素、趋化因子、 外源刺激（味，光） 单体 7个 激活G蛋白 单跨膜受体 生长因子 细胞因子 具有或不具有催化活 性的单体 1个 激活蛋白酪氨酸激酶
PKG---蛋白激酶G
——是cGMP的靶分子
cGMP作用于cGMP依赖性蛋白激酶（cGMPdependent protein kinase，cGPK），即蛋白激
酶G（protein kinase G，PKG）。
cGMP激活PKG示意图
PKG的重要作用：调节心肌和平滑肌的收缩
酶的磷酸化与脱磷酸化
磷酸化酶a (活性) P
Thank You !
ATP ADP
Thr Ser -OH
蛋白激酶
Thr
Ser
-O-PO32-
Tyr
蛋白磷酸酶
Pi H2 O
Tyr
酶蛋白
磷酸化的 酶蛋白
（二）G蛋白 —GTP/GDP结合状态决定信号通路的开关
G蛋白的概念*：
鸟苷酸结合蛋白（guanine nucleotide binding protein，G protein），亦称GTP 结合蛋白，是一类信号转导分子，在G蛋白 结合GTP时为活化形式，作用于下游分子使 相应信号途径开放；当结合的GTP水解为 GDP时则回到非活化状态，使信号途径关闭。
细胞内小分子信使的特点：
① 在完整细胞中，该分子的浓度或分布在细胞外信
号的作用下发生迅速改变
② 该分子类似物可模拟细胞外信号的作用 ③ 阻断该分子的变化可阻断细胞对外源信号的反应
④ 作为别位效应剂在细胞内有特定的靶蛋白分子
细胞内的第二信使在信号转导过程中的主 要变化是浓度的变化，催化它们生成的酶 和催化它们水解的酶都会受到膜受体信号 转导通路中的信号转导分子的调节。
可逆性 特定的作用模式
受 体 饱 和 度 （ ％ ）
配体浓度
配体－受体结合曲线
（二）受体的分类
受体按照其在细胞内的位臵分为：
细胞表面受体 水溶性化学信号分子 其它细胞表面的信号分子
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
细胞内受体 脂溶性化学信号分子
受 体 的 分 布
环核苷酸：cAMP、cGMP
第二信使*
小分子活性物质
脂类：DAG、IP3 、Cer
G蛋白通过、 亚基的异戊二烯化的基团
或a亚基的豆蔻酰化的基团锚定于细胞膜
G蛋白循环
（一）G蛋白的活化启动信号转导
信号转导途径的基本模式 ：
激素 受体 Ｇ蛋白 酶 第二信使 蛋白激酶 靶分子 生物学效应
（三）胰高血糖素受体通过AC-cAMP-PKA 通路转导信号
两种G蛋白的活性型和非活性型的互变
PKA活化后，可使多种蛋白质底物的丝氨 酸或苏氨酸残基发生磷酸化，改变其活性 状态，底物分子包括一些糖、脂代谢相关 的酶类、离子通道和某些转录因子 。
蛋白激酶A
（cAMP-dependent protein kinase，PKA）
cAMP
R
Ｃ
R
Ｃ
R： 调节亚基 C： 催化亚基
cAMP激活 PKA影响糖代谢示意图
肾上腺素 胰高血糖素
胰岛素
(+)
(+)
(-)
(+)
磷酸二酯酶
腺苷酸环化酶
ATP
cAMP
5‘-AMP
(+) 降 血 糖
A激酶 (无活性) A激酶 (活性)
磷酸化酶激酶
(无活性)
(+)
磷酸化酶激酶 (活性) P
糖原合成酶a (活性) 糖原合成酶b (无活性) P
(+)
磷酸化酶b
(无活性)
升 血 糖
(+)
(一）环核苷酸：cAMP 和 cGMP
核苷酸环化酶催化cAMP和cGMP生成
（adenylate cyclase，AC） （guanylate cyclase，GC）
PKA---蛋白激酶A
——是cAMP的靶分子
cAMP作用于cAMP依赖性蛋白激酶（cAMPdependent protein kinase，cAPK），即蛋白 激酶A（protein kinase A，PKA）。
钙离子：Ca2+ NO
细胞内信号 转导分子
蛋白激酶/蛋白磷酸酶
信号传导分子
蛋白质分子
G蛋白 蛋白质的相互作用
衔接蛋白和支架蛋白
一、第二信使 —— 小分子活性物质
1957年，E. Sutherland在研究肾上腺素促进肝 糖原分解的机制时发现，这些激素的作用依赖于细 胞产生一种小分子化合物环腺苷酸（cyclic AMP， cAMP），从而提出了cAMP是激素在细胞内的第二 信使这一著名的激素信号跨膜传递学说。 第二信使的浓度和分布变化是重要的信号转导方式
P K A 系 统 信 号 转 导
Protein kinase A System
概念
该系统的信号分子作用于膜受体后，激活G 蛋白偶联系统，产生cAMP后，激活蛋白激 酶A进行信号的放大， 故将此途径称为PKA 信号转导系统。
系统组成
G蛋白偶联系统由三部分组成:表面受体、G 蛋白和效应物(图5-25),由于这三种复合物都 是结合在膜上,故此将它们称为膜结合机器 (membrane-bound machinery)。
细胞 应答
去极化与 超极化
去极化与超极化调节蛋白质功 能和表达水平
调节蛋白质的功能和 表达水平，调节细胞 分化和增殖
三、七跨膜受体依赖G蛋白转导信号
G蛋白偶联受体（GPCR）
是一种与异源三聚体G蛋白偶联的细胞表面受体。含有7 个穿膜区，与配体结合后通过激活所偶联的G蛋白，与
各种下游效应分子，如离子通道、腺苷酸环化酶、PLC
活化形式 : G蛋白+GTP
作用于
下游分子
信号途径开放
GTP水解
非活化状态 : G蛋白+GDP
信号途径关闭
G蛋白主要有两大类：
• 异源三聚体G蛋白：7跨膜（αβγ）20余种 • 低分子量G蛋白：Ras样GTP酶 （21kD）
50余种
1.异源三聚体G蛋白 ——介导七跨膜受体信号转导
具有多个 功能位点 α亚基 （Gα） 与受体结合并受其活化调节的部位 βγ亚基结合部位 GDP/GTP结合部位 与下游效应分子相互作用部位
调节亚基
催化亚基
PKA底物举例
底物(酶或蛋白质)名称 糖原合酶 受调节的通路 糖原合成
磷酸化酶 b 激酶 丙酮酸脱氢酶
激素敏感脂酶
糖原分解 丙酮酸→乙酰辅酶A
甘油三脂分解和脂肪酸氧化 多巴胺、肾上腺素和去甲肾上腺 素合成 DNA聚集 蛋白去磷酸化 转录调控
酪氨酸羟化酶
组蛋白H1 、组蛋白 H2B 蛋白磷酸酶1抑制因子1 转录因子CREB