细胞生物学--细胞信号转导与信号传递系统

激酶—使下游蛋白或自身磷酸化—产生生理效 应（间接作用方式）。
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2、cAMP途径与钙离子途径之间的交互作用
（1）与cAMP合成和降解有关的酶可受到钙离子/钙 调素复合物的调节，反过来，PKA也影响钙通道和 钙泵的活性。
（2）直接受钙离子和cAMP调节的酶可相互影响。 （3）PKA和钙离子/钙调素依赖的蛋白激酶(CaM-激
酶)可以使同一种蛋白的不同位点发生磷酸化。
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（三） 肌醇磷脂信号传递途径
1、IP3和DAG（DG）第二信使的产生： • 质 膜 脂 双 层 内 层 的 PI， 有 两 个 衍 生 物 ，
PIP，PIP2 • PLC -β （磷脂酰肌醇专一性磷脂酶C-β) • PIP2—IP3+DAG（两者均为第二信使）。
激 素 — 受 体 — G 蛋 白 — AC(adenylate
cyclase,AC)—cAMP—蛋白激酶A—基因
调节蛋白—基因表达。
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第三节 G蛋白关联受体与G蛋白
一、G蛋白的结构和活性变化
1、G蛋白的结构
αβγ三个亚基组成，不受刺激无活性。
配体+受体 受体激活 G蛋白+受体 G蛋白激活
G蛋白
二、酪氨酸激酶性受体:
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酪氨酸激酶性受体的活化过程：图13-18，13-19。
三、酪氨酸激酶关联性受体
四、酪氨酸磷酸酶性受体
五、丝氨酸/苏氨酸激酶性受体
六、细胞内4条主要信号传递途径
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去磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激活的共 同机制，有些蛋白质在磷酸化后具有活性，有些 则在去磷酸化后具有活性； • 其二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放 大，引起细胞反应。
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二、细胞对细胞外的信号有不同的 反应速率
1、快速反应：通过磷酸化级联反应链进行， 不涉及基因表达。
2、慢速反应：涉及基因表达的调节。
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靶细胞的受体蛋白多种多样: • 存在于质膜上，识别的分子是亲水性的； • 存在于胞质溶质中，识别的分子是疏水性的。
• 受体蛋白分别与不同的信号分子发生结合各具有专 一性。
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第一节 信号细胞与靶细胞
一、信号分子与信号细胞
• 信号细胞通过外排分泌和穿膜扩散释放出信 号分子。有的信号分子可对远距离的靶细胞 发生作用；有的信号分子在释放后仍结合在 信号细胞表面，只能影响与之接触的细胞， 甚至信号细胞本身。
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二、 G蛋白在信号转导中的功能
（一）调节离子通道，如钾离子通道
乙酰胆碱+G蛋白关联受体 G蛋白分解成α 亚基、βγ复合物 βγ复合物+ K+通道蛋白 K+进入细胞 α亚基（GDP）与βγ复合物 重新结合成无活性的G蛋白
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（二）激活AC
• 腺苷酸环化酶（Adenylyl cyclase）：是分子 量为150KD的糖蛋白，跨膜12次。在Mg2+或 Mn2+的存在下，腺苷酸环化酶催化ATP生成 cAMP 。
• 受体是多次穿膜的蛋白质，与电兴奋细胞之间突 触信号快速传递有关。受体与神经递质结合后构 象发生改变，通道瞬时打开或关闭，改变了质膜 的离子透性，使突触后细胞发生兴奋。
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（2）G蛋白关联受体
•可间接调节结合在质膜上的靶蛋白的活性，靶蛋 白是酶或离子通道。受体与靶蛋白之间有第三种 蛋白质：G蛋白—三体GTP结合调节蛋白。
第十三章 细胞信号转导与信号 传递系统
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信号细胞(signaling cell)：能产生信号分子的细胞.
• 靶细胞(target cell)：受到信号分子的作用发生反
应的细胞.
• 信号转导(signal transduction)：靶细胞依靠受体
识别专一的细胞外信号分子，并把细胞外信号转 变为细胞内信号，这一转变过程称为信号转导。 • 细胞内的信号分子经连锁级联反应，进行细胞内 信号传递，引起细胞发生反应。
• 许多细胞外信号分子主要通过改变AC的活性 来调控cAMP的含量水平。P387
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（三）激活磷脂酶C
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三、细胞内信号传递与第二信使
（一）cAMP信号传递途径
1．细胞内cAMP浓度升高所起的作用： 糖原降解； 激活特定基因的转录。
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2．cAMP发生作用的过程（机制）：
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（二）靶细胞中的受体种类
1、细胞内受体：存在于细胞质基质或核中，如 脂溶性信号分子的受体。 （类固醇、维生素D）
2、细胞表面受体：为跨膜整合蛋白，亲水性信 号分子的受体。（神经递质、蛋白质激素、蛋白质生长
因子）
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亲水性
细胞表面受体和细胞内受体
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细胞表面受体根据传导机制不同分三类：
（1）离子通道关联受体
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• 信号分子分类：
1、旁分泌信号：信号分子扩散不太远，只能影响
周围近邻细胞
2、突触信号：神经末梢与神经元或肌肉细胞之间
的连接称突触，神经末梢分泌神经递质，作用于突 触后靶细胞，传递信号。
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3、内分泌信号：内分泌细胞分泌的信号
分子称为激素，可远距离传播，散布全身。
4、自分泌信号：细胞分泌的信号分子只
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2、参与磷酸化级联反应的蛋白激酶的种类： （1）丝氨酸/苏氨酸激酶； （2）酪氨酸激酶
蛋白激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的 γ 磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基 上，使蛋白质磷酸化。
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• 蛋白激酶在信号转导中的主要作用有两个方面： • 其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和
4、信号转导中G蛋白活性变化过程：
（1）受体激活；（2）G蛋白激活；
（3）G蛋白复原失活。
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5、刺激性G蛋白和抑制性G蛋白（Gs 和Gi）
• G蛋白激活后有激活酶蛋白的能力——刺 激性G蛋白；
• 活化后对腺苷酸环化酶有抑制作用的G蛋 白——抑制性G蛋白。
二者α亚基不同。
α+GTP
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2、GTP和GDP对G蛋白活性的影响
•结合GTP时处于活性状态，结合GDP时 处于失活状态。
•激活，α亚基与βγ复合物分离，沿质膜内 表面散开，分别与各自靶蛋白结合。
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3、G蛋白激活靶蛋白的作用机制：
• G蛋白α亚基具有GTP酶活性，α亚基与其靶 蛋白相互作用后，几秒钟后把GTP水解成了 GDP，α亚基便与βγ复合物重新结合成无活 性的G蛋白。
（3）酶关联受体
•受体多是一次穿膜的蛋白质，自身具酶的性质，
或与酶结合在一起。多为蛋白激酶或与蛋白激酶
结合在一起。被激活后，可使靶细胞中专一的一
组蛋白质发生磷酸化。
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源自文库12
G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白
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第二节 细胞内信号传递的基本
原理
一、细胞内信号传递的级联反应
信号传递级联反应的概念：p382 1、构成信号传递级联反应链的蛋白种类： （1）可被蛋白激酶磷酸化的蛋白； （2）在信号诱导下同GTP结合的蛋白
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•在磷脂酰肌醇信号通路中，胞外信号分子 与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活质 膜上的磷脂酶C（PLC-β），使质膜上4， 5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4， 5 - 三 磷 酸 肌 醇 （ IP3） 和 二 酰 基 甘 油 （ DG） 两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号，
这一信号系统又称为“双信使系统” （double messenger system）。
• cAMP依赖蛋白质激酶——A激酶。 • cAMP—PKA—下游蛋白的丝氨酸/苏氨酸
磷酸化—激活基因调控蛋白—基因表达。
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cAMP 信号与 基因表 达
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（二）细胞内的钙信号传递途径
1．钙离子产生调控作用的两种基本过程：
（1）钙离子—钙调素—靶蛋白（直接作用形式） （2）钙离子—钙调素—钙离子/钙调素依赖的蛋白
作用于同种细胞，甚至同自身的受体结合引 起反应，分泌信号分子的细胞既是信号细胞， 也是靶细胞。
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二、靶细胞
（一）靶细胞反应的特征
1、专一性地识别信号 细胞按发育编程，在不同
的分化阶段分别对专一的信号分子识别。
2、反应的差异性 一种信号分子对不同的靶细胞
常有不同的效应。这是由于1）细胞表面受体组合 不同，2）细胞内的装置对接收的信息在细胞内进 行不同的整合和译解。
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磷脂酰肌醇途径
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2、磷脂酶C激活的信号传递途径： IP3的作用：提高胞质中Ca2+浓度 DAG的作用：激活蛋白激酶C。
3、激活的PKC通过两条途径促进基因转录
（1）MAPK：激活基因调节蛋白 （2）NF-Κb：激活基因调节蛋白的抑制蛋白
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第四节 酶关联受体信号传递途径
一、鸟苷酸环化酶性受体：cGMP