分子生物学-信号转导

（二）、受体（receptor)
受体是细胞表面或亚细胞组分中的一种分子， 可以识别并特异地与有生物活性的化学信号物质 （配体）结合，从而激活或启动一系列生物化学 反应，最后导致该信号物质特定的生物效应。
两个功能区域：与配体结合的区域 产生效应的区域
两个功能：1、识别特异的配体；2、把识别和接 受的信号准确无误的放大并传递到细胞内部，产 生特定的细胞反应。
Ca2+的排出： 细胞膜、内质网、线粒体上的钙泵
（2）Ca2+结合蛋白
Ca2+作为信号分子，通过与钙结合蛋白作用， 调节这些蛋白的功能，进而调节细胞的功能活动 如促进细胞增殖、分泌、骨骼肌收缩等。
抑制型： G蛋白为Gi， Giα抑制AC， Gi游离的βγ两个亚基与Gs α结合抑制Gsα 的活性cAMP降低
如生长激素释放抑制因子受体
3、甘油二酯（DG）和三磷酸肌醇（IP3）途径
(1)DG（DAG） 和IP3的产生
➢ 细胞膜中约5%的肌醇磷脂（PI） ，分布于膜内层， 在ATP作用下， PI磷酸化形成PIP2 （4，5二磷酸 肌醇）。
肌浆网Ca2+通道
Na+-H+的交换器 靶蛋白磷酸化
Байду номын сангаас
Ca2+升高
PH升高
细胞功能变化
胞内效应
3、 Ca2+信号途径
(1)细胞质内Ca2+的调节 通常情况下，细胞质中Ca2+ 的浓度极低10-7M。
Ca2+可通过两种途径进入胞质： 通过膜Ca2+通道 (胞外胞质内) 通过ER上Ca2+通道(内质网库胞质内)
2、高亲和力：极低浓度的配体也能被受体识别结合
3、可逆性：非共价键结合
Ｌ＋Ｒ
ＬＲ
4、可饱和性
二、细胞表面受体与信号的跨膜传递
信号分子
效应器
受体
G
E
R
第二信使
级联反应
生物效应
第一信使：胞外信号分子。 第二信使：通过第一信使作用细胞产生的胞内信号分子。
cAMP cGMP Ca2+ 三磷酸肌醇（IP3） 甘油二酯（DG） NO
受体+配体 活化Gq (G蛋白为Gq)
血管加压素 生长因子等
磷脂酶C 磷脂酶C活化
P1P2 IP3+DG （第二信使）
（2） IP3 与 DG的作用
DG使蛋白激酶C（PKC）磷酸化后被活化。
活化后的PKC可附着于膜上，调节Na+-H+的交换
器促进Na+流入，H+流出，使PH升高。PKC可对
分子生物学
大理学院生化学院 阿周存
第四节 信号转导与基因表达调控
细胞外信号通过与细胞表面的受体相互作用转 变为胞内信号并在细胞内传递的过程称为信号转 导（signal transduction ）。
通过细胞外信号分子与细胞的相应受体相互作 用，调节细胞的基因表达、代谢和功能。
信号转导是多细胞生物细胞间协调统一，以 及与外环境协调适应的一个重要途径。
（一）离子通道型受体的信号传递
是有多亚基组成受体/离子通道复合体，除本身 有信号接受部位外，又是离子通道，其跨膜信号 转导无需中间步骤，反应快，一般只需几毫秒， 改变细胞膜的兴奋性。
开放或关闭直接受配体的控制，无配体时，关闭， 配体与受体结合时开放。
乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体
（二）G蛋白偶联受体的信号传递
1、G蛋白的结构和类型 受体与配体结合后即与膜上的偶联蛋白结合，
使其释放活性因子，再与效应蛋白发生反应。由于 这些偶联蛋白的结构和功能极为类似，且都能结合 并水解GTP，所以通常称G蛋白，即鸟苷酸调节蛋 白
结构： α、β、γ三个亚基组成；α上有GTP或GDP的 结合位点，具GTP酶活性,并能与效应蛋白结合，激活 后者
无活性状态： αβγ
有活性状态：βγ +α
类型：
（1）Gs：激活腺苷酸环化酶，产生cAMP第二信使 （2）Gi：Gs相反的生物学效应。 （3）Gt：激活cGMP磷酸二酯酶，同视觉有关。 （4）Gq： 激活磷脂酶C， （5）Ras蛋白
2、 cAMP信号途径
效应蛋白是腺苷酸环化酶（AC），第二信为使 cAMP
一、基本概念
（一）信号分子（配体）
带有生物信息的物质分子。
从从产生和作用方式分为：
1、激素：含氮激素、甾醇类激素、脂肪酸衍生物。 2、神经递质：神经细胞突触释放的信号分子。 3、生长因子：细胞分泌的能促进增殖生长的肽或蛋白质 4、细胞因子：细胞受外界刺激产生调节蛋白 5、代谢物、光、离子、气体药物等小分子物质。
从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性两类。
脂溶性信号分子，如甾类激素和甲状腺素，可直 接穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受 体复合物，调节基因表达。 水溶性信号分子，如神经递质、细胞因子和水溶 性激素，不能穿过靶细胞膜，只能与膜受体结合， 经信号转换机制，通过胞内信使（如cAMP）或 激活膜受体的激酶活性（如受体酪氨酸激酶）， 引起细胞的应答反应。
靶细胞上受体存在的部位，可将受体分为两类：
1、细胞内受体 细胞内受体介导亲脂性信号分子的信息传递，如
胞内的甾体类激素受体。
2、细胞表面受体。
细胞表面受体介导亲水性信号分子的信息传递， 可分为①离子通道型受体、②G蛋白耦联型受体③ 酶耦联型受体（具有酶活性的受体）。
（三）受体与配体的结合特点
1、 高度的特异性
信 号 分
受 体
腺
G蛋白
苷 酸
环
子
化
酶
Pro（靶蛋白）
A
生
激
理
酶
Pro-p 功 能
调
节
(1) cAMP信号体系
➢AC与cAMP
ATP
腺苷酸环化酶
Gs Gi
cAMP A激
酶
cAMP磷酸二酯酶
5’-cAMP
➢ cAMP 依赖的蛋白激酶（A激酶，PKA）
1.结构：2个催化亚基，2个调节亚基 的蛋白质
2.激活：别构激活 （别构剂cAMP）
胞内的多种靶蛋白磷酸化，改变其功能，促进细胞
增殖等。
DG
PKC无活性
Ca2+
磷脂酰Ser
PKC活性
IP3作用于肌浆网上的Ca2+受体通道蛋白，使通 道开放，肌浆网内的Ca+流入细胞质，作为第三 信使，调节相关的蛋白质的功能。
总途径：
配
体
活
+
化
磷 脂 酶
受 体
Gq
C 活 化
P1P2
DG
IP3
PKC活化
A激酶
3.作用： Pro
Pro-P
➢靶蛋白
✓ 1.代谢途径中的一些酶 骨骼肌糖原代谢
✓ 2.激活一些特异基因的转录(转录因子磷酸化）
A激酶
CREB(CRE结合蛋白) CREB-P + CRE(cAMP反应元件)
（2）cAMP信号途径的类型
刺激型：G蛋白为Gs， Gsα激活AC，cAMP升高 如肾β-上腺素受体