专题二---常见的细胞信号转导通路PPT教学课件
合集下载
细胞信号转导课件
精选课件
11
目录
细胞间信息物质的化学本质 * 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、
胰岛素等） * 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、
肾上腺素等） * 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） * 脂肪酸衍生物（如前列腺素） * 气体（如一氧化氮、一氧化碳）等
精选课件
12
目录
细胞间信息物质的分类
1、神经递质
• 贝时璋：根据生物物理学的
观点，无非是自然界三个量
综合运动的表现，即物质、
能量和信息在生命系统中无 时无刻地在变化，这三个量 有组织、有秩序的活动是生
贝时璋院士(1903.10.10～)，实验生物学家， 细胞生物学家，教育家。我国细胞学、胚 胎学的创始人之一，我国生物物理学的奠 基人
命的基础。信息流起着调节
精选课件
2
目录
• 对于多细胞生物来说，为了协调和配合各组 织细胞之间的功能活动，需要对各组织细胞 的物质代谢或生理活动进行调节。此外当外 界环境变化时也需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。
• 细胞信息的传递是由许多不同的信息物质所 组成的信息传递链来完成的。
精选课件
3
目录
控制物质和能量代谢的作用。
• 薛定谔：“生命的基本问题 是信息问题”
薛精定选谔课（件1887～1961）奥地利物 理学家，概率量子力学的创始人
4
目录
外部环境刺激
单细胞生物 直接反应
多细胞生物 多级调节
精选课件
5
目录
细胞信号转导: 指特定的化学信号在靶细胞内的传递过程
化学信号是细胞分泌的各种化学物质并用以 调节自身及其他细胞的代谢和功能
子称为旁分泌信号。如生长因子(growth factors)蛋白
《细胞信号转导》课件
1
激活物
激活物是引发细胞信号传递的触发因素。
2
受体
受体是细胞上识别和结合信号的蛋白质。
3
信使分子
信使分子是传递信号的分子信使，如细胞内嵌合蛋白和化学物质。
细胞信号传递的途径
细胞信号传递可以通过不同的途径实现，例如G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体和泛素样修饰途径。
G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体是一类可以与G 蛋白相互作用并激活细胞信号 传递的受体。
基因调控
通过激活或抑制特定基因的转录来调节
蛋白激酶级联反应
2
细胞的功能和行为。
一系列蛋白激酶的级联反应，参与细胞
内复杂的信号转导网络。
3
细胞增殖、分化、凋亡
细胞信号转导可以调控细胞的增殖、分 化和凋亡等生物学过程。
细胞信号传递的调控
细胞信号传递可以通过酶促修饰、反式调控和基因转录控制等方式进行调控。
基本过程
细胞信号转导包括信号传递、信号放大、信号 整合和信号传导。
细胞信号转导的类型
细胞信号转导可以分为内源性信号和外源性信号两种类型。
1 内源性信号
来自细胞内部的信号，如细胞自身合成的分 子信号。
2 外源性信号
来自细胞外部的信号，如激素、生长因子和 神经递质等。
细胞信号传递的参与者
细胞信号传递涉及多个参与者，包括激活物、受体和信使分子。
《细胞信号转导》PPT课 件
# 细胞信号转导
细胞信号转导是细胞内外相互作用的关键过程，它们通过一系列复杂的分子 信号传递调控细胞的功能和行为。
什么是细胞信号转导
细胞信号转导是指细胞通过传递分子信号来调节其生理反应和行为的过程。
定义
细胞信号转导是指细胞通过传递分子信号来调 节其生理反应和行为的过程。
细胞的信号转导完美版PPT
一、信号转导概述
信号转导——细胞外刺激信号作用于细胞的特殊结构，通过 一系列反应实现对细胞功能活动的调控。
(一)细胞外刺激信号 体内的信号物质一般为生物活性物质，如神经递质、激素、 细胞因子等，其中多数为水溶性物质。
(二)受体及其特征
1.受体的概念及其分类 受体(receptor)——位于细胞膜或细胞内能与某些信号
3.以神经-肌接头处兴奋传递为例，简述通道耦联的受体介导 的信号转导过程。
G蛋白作用模式
cAMP作为第二信使的发现
➢ 第二信使学说是E.W.萨瑟兰于1965年首先提出。他认为 人体内各种含氮激素（蛋白质、多肽和氨基酸衍生物）都 是通过细胞内的环磷酸腺苷(cAMP)而发挥作用的。首次 把cAMP叫做第二信使，激素等为第一信使。已知的第二 信使种类很少，但却能转递多种细胞外的不同信息，调节 大量不同的生理生化过程，这说明细胞内的信号通路具有 明显的通用性。
(3)Ｇ蛋白效应器(Ｇ protein effector)
(4)第二信使(second messenger) (5)蛋白激酶(protein kinase, PK)
G蛋白耦联受体介导的信号转导的基本过程
配体 受体
受体-配体
G蛋白
激活型G蛋白
G蛋白效应器
激活的 G蛋白效应器
[第二信使] 或
依赖于第二信使的酶或通道激活或抑制
某些蛋白质磷酸化
生物效应
2. G蛋白受体介导的信号转导的主要途径
(2)受体-G蛋白-DG/PKC途径： 配体与膜受体结合 膜中的G蛋白(Gq) 激活磷脂酶C(PLC) 膜脂质中的二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)迅速水解为 IP3(三磷酸肌醇)和DG(二酰甘油) DG激活蛋白激酶C(PKC) 进一步作用于下游的信号蛋白或功能蛋白 诱发细胞功能改变。
专题二 常见的细胞信号转导通路课件PPT
7
JAK-STAT信号通路
N端结 构域
螺旋 结构域
DNA 结合域
连接区
SH3 SH2
转录 激活区
701Tyr Ser
4、连接结构域：位于490~580位氨基酸之间，连接DNA 结合结构域和SH2结构域，其序列高度保守，可能与转 录调节有关。
5、SH2结构域：位于585~685位氨基酸残基之间，是
STAT分子最保守的结构域，是最重要的功能区段。
段。
• 受体的同源区通常包括两个高度保守的结构，一
个是富含脯氨酸的“box1”，另一个是在受体靠近
细胞膜处的“box2”，它们是决定细胞因子受体与
JAK激酶之间相互偶联的最重要结构。
2021/3/10
3
JAK-STAT信号通路
• 受体的二聚化可以是同源的也可以是异源的。在发生 同源受体二聚化时，只有JAK2被激活；相反，由不同 亚基组成的异源受体二聚化，却可以激活多种JAK。 一旦被激活，JAK便磷酸化受体的亚基以及其他底物 。
的STAT蛋白被招募到这个“停泊位点”。
2021/3/10
11
JAK-STAT信号通路
螺旋 结构域
DNA 结合域
连接区
SH3 SH2
转录 激活区
701Tyr Ser
６、SH3结构域：位于500~600位氨基酸之间，序列保 守性较SH2差，能结合富含脯氨酸的序列。目前尚未发 现SH3结构域内有何重要的氨基酸。
7、酪氨酸激活基序：这个酪氨酸和其C端的氨基酸序列 不仅可以阻止与自身SH2结构域的结合，还决定了STAT 分子和其相应的受体相互作用的特异性，以及STAT分子 之间二聚化的特异性。
8、转录激活结构域（TAD）：有一个保守的丝氨酸残
细胞生物学PPT第八章_细胞信号转导PPT课件
至少2个Ca2+
钙调蛋白
活化的钙调蛋白和靶蛋白结合后， 发生重大构型变化
6）钙调蛋白激酶（CaM-K）
Ca2+-独立状态 50-80% 活化
蛋白质磷酸酶
抑制结构域
催化结构域
完全活化
自身磷酸化
活化的 CaM-K
外界信号分子
质膜上受体肌醇酯 （磷脂酰肌醇－4、5－二磷酸PIP2）
1、4、5三磷 磷脂酶水解 酸肌醇IP3
一、G蛋白耦联受体-“蛇形受体”的结构与激 活 1、受体
2. G蛋白-负责传递来自受体的信息
G-蛋白质 三聚体
G-蛋白 质的激活 造成亚基 卸解分离
受体蛋白
无活性G-蛋白
信号分子
被激活的G-蛋白亚基
激活的 a 亚基
激活的 b/g 亚基
a-亚基的内在GTP酶活性使之失活
靶蛋白
激活的a亚基
a亚基激活其靶蛋白
GTP酶 活化蛋 白
鸟苷酸释 GRF 放因子
（如GRF）
3.RTK-Ras信号通路
GRF
MAPk: Mitogen-activated protein kinase （促分裂原活化蛋白质激酶）
在哺乳动物里 称为 Raf
改变一些蛋白质的活性
改变基因表达状况
在哺乳动物里 称为 MEK
一般俗称为 p38
• 信号蛋白组成的信号传递链
（三）细胞信号转导系统的主要特性
第二节 通过细胞内受体介导的信号传递
一、胞内受体及其对基 因表达的调节：是激素 激活的基因调控蛋白。
转录激活功能域
配体结合功能域
DNA-结合功能域
抑制性蛋 白
无活性的细胞核受体
辅激发蛋白
钙调蛋白
活化的钙调蛋白和靶蛋白结合后， 发生重大构型变化
6）钙调蛋白激酶（CaM-K）
Ca2+-独立状态 50-80% 活化
蛋白质磷酸酶
抑制结构域
催化结构域
完全活化
自身磷酸化
活化的 CaM-K
外界信号分子
质膜上受体肌醇酯 （磷脂酰肌醇－4、5－二磷酸PIP2）
1、4、5三磷 磷脂酶水解 酸肌醇IP3
一、G蛋白耦联受体-“蛇形受体”的结构与激 活 1、受体
2. G蛋白-负责传递来自受体的信息
G-蛋白质 三聚体
G-蛋白 质的激活 造成亚基 卸解分离
受体蛋白
无活性G-蛋白
信号分子
被激活的G-蛋白亚基
激活的 a 亚基
激活的 b/g 亚基
a-亚基的内在GTP酶活性使之失活
靶蛋白
激活的a亚基
a亚基激活其靶蛋白
GTP酶 活化蛋 白
鸟苷酸释 GRF 放因子
（如GRF）
3.RTK-Ras信号通路
GRF
MAPk: Mitogen-activated protein kinase （促分裂原活化蛋白质激酶）
在哺乳动物里 称为 Raf
改变一些蛋白质的活性
改变基因表达状况
在哺乳动物里 称为 MEK
一般俗称为 p38
• 信号蛋白组成的信号传递链
（三）细胞信号转导系统的主要特性
第二节 通过细胞内受体介导的信号传递
一、胞内受体及其对基 因表达的调节：是激素 激活的基因调控蛋白。
转录激活功能域
配体结合功能域
DNA-结合功能域
抑制性蛋 白
无活性的细胞核受体
辅激发蛋白
细胞的信号转导与课件
在动物、植物细胞由载体蛋白 介导的协同运输异同点的比较
GPLR：种类繁多，真核 细胞普遍表达（7次跨膜） 信号分子包括：感觉信号 （光、嗅、声等；激素、 神经递质等） GPLR的效应器： AC、PLC、PLA2、 GRK（ GPLR 激酶）、 PDE、PI3K、离子通道等
由细胞表面整合蛋白介导的信号传递
●整合蛋白与粘着斑 ●导致粘着斑装配的信号通路有两条 ●粘着斑的功能：
一是机械结构功能； 二是信号传递功能
●通过粘着斑由整合蛋白介导的信号传递通路：
由细胞表面到细胞核的信号通路 由细胞表面到细胞质核糖体的信号通路
细胞信号传递的基本特征 与蛋白激酶的网络整合信息
●细胞信号传递的基本特征：
RTK- Ras信号通路： 配体→RTK→ adaptor ←GRF→Ras→Raf（MAPKKK）
→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其它激酶或基因调控蛋白 （转录因子）的磷酸化修钸。 G蛋白偶联受体介导的MAPK的激活
RTKs的失敏（desensitization）
G蛋白偶联受体介导的MAPK的激活
cAMP ， MAPK ；cAMP直接激活cAMP依赖的PKA；PKA可能通 过RTK或通过抑制Raf-Ras相互作用起负调控作用。
RTKs的失敏：
催化性受体的效应器位于受体本身，因此失敏即酶活性速发抑制。
机制：受体的磷酸化修饰。EGF受体Thr654的磷酸化导致RTK活性的 抑制，如果该位点产生Ala突变，则阻止活性抑制，后又发现C 端的Ser1046/7也是磷酸化位点。磷酸化位点所在的C端恰好是 SH2蛋白的结合部位。
受体的功能： 介导物质跨膜运输(受体介导的内吞作用) 信号转导：受体的激活（activation） （级联反应）；
信号转导通路PPT课件
细胞内信号传递特点
信号的逐级放大
细胞内信号传递过程中，信号分子通过级联反应 逐级放大，使微弱的细胞外信号能够引起强烈的 细胞生理反应。
信号的可调性
细胞内信号传递过程受到多种因素的调节，包括 受体表达水平、信号分子的合成与降解、信号转 导蛋白的活性与定位等，这些调节机制使细胞能 够对外界刺激作出精确而灵活的应答。
免疫细胞信号转导通路的抑制失活
02 如免疫抑制性受体信号转导通路的失活，导致免疫细
胞过度激活和炎症反应。
免疫细胞与靶细胞之间的信号转导异常
03
免疫细胞与靶细胞之间的信号转导异常，导致免疫相
关疾病的发生和发展。
其他常见疾病中信号转导问题
心血管疾病中信号转导异常
如血管内皮细胞信号转导通路的异常，导致动脉粥样硬化和高血 压等疾病的发生。
信号的特异性
细胞内信号传递具有高度的特异性，不同的信号 分子只能激活特定的信号转导途径，引起特定的 细胞生理反应。
信号的整合性
细胞内存在多种信号转导途径，这些途径之间通 过交叉对话和相互调控，实现对细胞生理功能的 整体协调和控制。
02
典型信号转导通路介绍
G蛋白偶联受体介导通路
G蛋白偶联受体（GPCR）是一大类膜蛋白受体的统称 ，介导细胞对多种信号分子的响应。
GPCR与G蛋白结合后，通过激活或抑制下游效应器酶， 将信号传递至细胞内。
常见的GPCR介导的信号转导通路包括cAMP信号通路、 磷脂酰肌醇信号通路等。
酶联受体介导通路
01
酶联受体是一种具有内在酶 活性的受体，其介导的信号 转导通常与受体的酶活性相
关。
02
酶联受体通过催化特定的底 物生成第二信使，从而将信
导通路中的关键基因。
细胞的信号转导 PPT课件
的丝、苏氨基酸残基。
CaM与靶蛋白结合
CaM
2、PKC（由DG激活）的生理功能：
调节代谢
活化的PKC引起一系列靶蛋白的 丝 、苏氨酸残基磷酸化。
靶蛋白包括： 质膜受体、膜蛋白 和多种酶。 调节基因表达 PKC 对基因的活化分为早期反应 和晚期反应。
PKC 对基因的早期活化和晚期（心肌细胞舒张，骨骼肌细胞收缩，分泌细胞分泌）
③时间效应：反应快、效应短（神经递质）；反 应慢、效应久（激素）。
3、类型(根据溶解度) ①亲脂性：甾醇类激素、甲状腺素
②亲水性：神经递质、生长因子、 局部化学递质、大多数 肽类激素 。
（二）穿膜信号转导
信号分子与胞膜受体相互作用，通过信号转换
AC或GC
PLC
PIP2 DAG PKC IP3 Ca2+释放 靶蛋白 磷酸化
cAMP或cGMP
PKA或PKG 靶蛋白 磷酸化 靶基因 转录
G蛋白介导的信号转导途径
第三 酶联受体信号转导途径
二、酪氨酸激酶受体与Ras蛋白
——丝裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated
protein kinase，MAPK）信号途径
GC的类型：
1、结合型GC
主要存在于细胞膜上；在核膜、内质网、高 尔基复合体、线粒体等膜性结构中也有分布。 2、可溶性GC （需NO活化） 主要出现在脑、肝、肺等组织中。 二者均通过激活PKG（cGMP dependent protein kinase G）使相应蛋白磷酸化，进而引 起细胞效应。
（三）磷脂酰肌醇信号通路
Fig. cAMP信号通路对基因 转录的激活
• 不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同：
– 在肌肉细胞，1秒钟内可启动糖原降解为葡萄 糖-1-磷酸，而抑制糖原合成。 – 在某些分泌细胞，需要几个小时， 激活的PKA 进入细胞核，将CRE结合蛋白磷酸化，调节相 关基因的表达。
CaM与靶蛋白结合
CaM
2、PKC（由DG激活）的生理功能：
调节代谢
活化的PKC引起一系列靶蛋白的 丝 、苏氨酸残基磷酸化。
靶蛋白包括： 质膜受体、膜蛋白 和多种酶。 调节基因表达 PKC 对基因的活化分为早期反应 和晚期反应。
PKC 对基因的早期活化和晚期（心肌细胞舒张，骨骼肌细胞收缩，分泌细胞分泌）
③时间效应：反应快、效应短（神经递质）；反 应慢、效应久（激素）。
3、类型(根据溶解度) ①亲脂性：甾醇类激素、甲状腺素
②亲水性：神经递质、生长因子、 局部化学递质、大多数 肽类激素 。
（二）穿膜信号转导
信号分子与胞膜受体相互作用，通过信号转换
AC或GC
PLC
PIP2 DAG PKC IP3 Ca2+释放 靶蛋白 磷酸化
cAMP或cGMP
PKA或PKG 靶蛋白 磷酸化 靶基因 转录
G蛋白介导的信号转导途径
第三 酶联受体信号转导途径
二、酪氨酸激酶受体与Ras蛋白
——丝裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated
protein kinase，MAPK）信号途径
GC的类型：
1、结合型GC
主要存在于细胞膜上；在核膜、内质网、高 尔基复合体、线粒体等膜性结构中也有分布。 2、可溶性GC （需NO活化） 主要出现在脑、肝、肺等组织中。 二者均通过激活PKG（cGMP dependent protein kinase G）使相应蛋白磷酸化，进而引 起细胞效应。
（三）磷脂酰肌醇信号通路
Fig. cAMP信号通路对基因 转录的激活
• 不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同：
– 在肌肉细胞，1秒钟内可启动糖原降解为葡萄 糖-1-磷酸，而抑制糖原合成。 – 在某些分泌细胞，需要几个小时， 激活的PKA 进入细胞核，将CRE结合蛋白磷酸化，调节相 关基因的表达。
《细胞信号转导》PPT课件
molecularbiology生物化学与分子生物学教研室第一节细胞通讯第二节细胞信号转导的分子机制第三节不同受体介导的细胞信号转导通路第四节细胞信号转导与医学细胞外信号细胞内的多种分子的浓度活性位置变化蛋白激酶与蛋白磷酸酶proteinkinaseproteinphosphatasegtp结合蛋白gtpbindingproteinmolecularswitchsgtpgtpgdpgtpgtpgtpg蛋白的主要类型肾上腺素腺苷酸环化酶atpcamp无活性pka活化pka磷酸化酶b激酶糖原合酶糖原分解增加肾上腺素腺苷酸环化酶atpcampg蛋白一类和gtp或gdp结合位于胞膜胞浆面的外周蛋白具有信号转导功能由三个亚基组成非活化形式活化形式proteinactivationpkacampacplcippkacampac11gtp结合蛋白异源三聚体低分子量g蛋白gtp结合形式为活性形式gdp结合形式为非活性形式2130kda称为ras超家族现有50多种具有gtp酶活性13gapgtpaseactivatingproteingtpase激活蛋白sosguanidineexchangefactor鸟苷酸交换因子gefgtpoffgdpgaprasrassosgap第二节细胞信号转导的分子机制15蛋白复合物proteincomplexesclusters是细胞信号转导分子共同构成的基本工作场所是信号转导过程特异性和精确性的保证是网络性调控的基础signalosomestransducisomessignalcomplexsignalcassettessignalingmodules16转录调控复合物17蛋白相互作用是信号转导复合物形成的基础蛋白相互识别的结构基础蛋白复合物的重要结构蛋白衔接蛋白adapterprotein支架蛋白scaffoldprotein1840proteininteractiondomain19sh2domainsrcsh2srchomologydomainpyeei20sh3domainclassrkxxpxxpclasspxxpxrsrchomologydomain蛋白激酶btkphthsh3sh2催化区衔接蛋白grb2sh3sh2sh3转录因子statdna结合区sh2ta细胞骨架蛋白tensinsh2ptb22phosphotyrosine?sh2?ptbapoptosis?dd?ded?car
- 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、"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、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)。
• 自第一1991年个STAT蛋白Stat1被纯化出来以后，目前 已发现STAT家族的七个成员，即STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5a, STAT5b, STAT6，含有734 851 个氨基酸不等，分子量约为84-113KD。
• 所有STAT蛋白分子由7个不同的功能结构域组成：N端保守序列、螺旋结构域、DNA结合区、连接区域、 SH3结构域、SH2结构域、C-端的转录激活区。
2020/10/16
10
JAK-STAT信号通路
• 细胞因子与相应的受体 结合后引起受体分子的 二聚化，这使得与受体 偶联的JAK激酶相互接 近并通过交互的酪氨酸 磷酸化作用而活化。
• JAK激活后催化受体上的酪氨酸残基发生磷酸化修饰，
继而这些磷酸化的酪氨酸位点与周围的氨基酸序列形
成“停泊位点”（docking site），同时含有SH2结构域
8、转录激活结构域（TAD）：有一个保守的丝氨酸残
基，其磷酸化与否直接影响STAT蛋白的转录活性。它
很可能受到翻译后调节，如丝氨酸磷酸化。
2020/10/16
9
JAK-STAT信号通路
JAK-STAT信号通路
配体与受体结合导致受体二聚化 二聚化受体激活JAK JAK将STAT磷酸化
STAT形成二聚体，暴露出入核信号 STAT进入核内，调节基因表达
★决定了STAT分子和其相应的受体相互作用的特异性；
★介导了STAT和活化的JAK之间的相互作用；
★介导了STAT分子的二聚化，一个STAT蛋白中的SH2结
构域与另一个STAT蛋白中磷酸化的酪氨酸相互作用形成
二聚体，从而导致STAT蛋白的入核。
2020/10/16
8
JAK-STAT信号通路
N端结 构域
2020/10/16
4
JAK-STAT信号通路
酪氨酸激酶JAK（Janus kinase）
• JAK是一类细胞膜内的非受体型可溶性酪氨酸激酶，分
子量120-130KD，只有催化结构域而没有SH2。
• JAK既能磷酸化与其相结合的细胞因子受体，又能磷酸
化多个含特定SH2结构域的信号分子。 • JAK蛋白家族共包括4个成
的STAT蛋白被招募到这个“停泊位点”。
2020/10/16
螺旋 结构域
DNA 结合域
连接区
SH3 SH2
转录 激活区
701Tyr Ser
６、SH3结构域：位于500~600位氨基酸之间，序列保 守性较SH2差，能结合富含脯氨酸的序列。目前尚未发 现SH3结构域内有何重要的氨基酸。
7、酪氨酸激活基序：这个酪氨酸和其C端的氨基酸序列 不仅可以阻止与自身SH2结构域的结合，还决定了STAT 分子和其相应的受体相互作用的特异性，以及STAT分子 之间二聚化的特异性。
２、螺旋结构域：位于135~315位氨基酸残基之间，由4个 螺旋组成，主要负责STAT蛋白与其它蛋白的相互作用。
3、DNA结合结构域：位于320~490位氨基酸残基之间，含 有几个β-折叠结构，与靶基因的启动子结合，启动靶基因 的转录。不同的STAT蛋白具有不同的DNA结合特异性。
2020/10/16
2020/10/16
6
JAK-STAT信号通路
N端结 构域
螺旋 结构域
DNA 结合域
连接区
SH3 SH2
转录 激活区
701Tyr Ser
1、N端结构域：位于1~125位氨基酸残基之间，是STAT蛋 白家族中最高度保守性成四聚体或高度有序的多聚体 ，增强STAT蛋白和靶基因启动子的结合力。
7
JAK-STAT信号通路
N端结 构域
螺旋 结构域
DNA 结合域
连接区
SH3 SH2
转录 激活区
701Tyr Ser
4、连接结构域：位于490~580位氨基酸之间，连接DNA 结合结构域和SH2结构域，其序列高度保守，可能与转 录调节有关。
5、SH2结构域：位于585~685位氨基酸残基之间，是
STAT分子最保守的结构域，是最重要的功能区段。
专题二 常见的细胞信号通路
JAK-STAT TNFR-NF-KB Keap1-Nrf2
2020/10/16
1
一、JAK-STAT信号通路
• JAK-STAT信号通路主要介导细胞因子（ IFNα/β，IFNγ, IL-10, IL-6等）和生长因子（ EPO, GH, EGF, PDGF）刺 激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及 免疫调节等多种生物学过程。
2020/10/16
2
JAK-STAT信号通路
酪氨酸激酶相关受体
• 干扰素受体家族，白介素受体家族等。
• 受体胞外部分为N端，胞内部分为C端、跨膜区。
• 共同特点：是体本身不具有激酶活性，但胞内段
具有酪氨酸激酶JAK的结合位点。
• 受体之间无明显的同源性，只在胞浆近膜区有一
段同源区，该区域是其与JAK激酶结合的功能区
段。
• 受体的同源区通常包括两个高度保守的结构，一
个是富含脯氨酸的“box1”，另一个是在受体靠近
细胞膜处的“box2”，它们是决定细胞因子受体与
JAK激酶之间相互偶联的最重要结构。
2020/10/16
3
JAK-STAT信号通路
• 受体的二聚化可以是同源的也可以是异源的。在发生 同源受体二聚化时，只有JAK2被激活；相反，由不同 亚基组成的异源受体二聚化，却可以激活多种JAK。 一旦被激活，JAK便磷酸化受体的亚基以及其他底物 。
员：JAK1、JAK2、JAK3以
及Tyk2，它们在结构上有7
个JAK同源结构域（JH）。
JH1结构域为激酶区、JH2
结构域是“假”激酶区、
2020J/1H0/166和JH7是受体结合区域
5
JAK-STAT信号通路
转录因子STAT
• 信号转导子和转录激活子（signal transducer and activator of transcription）。
• 主要由三个成分组成：酪氨酸激酶相关受体（tyrosine kinase associated receptor）、酪氨酸激酶JAK、转录因 子STAT。
• 能激活 JAK /STAT 途径的受体家族广泛分布于各种组织 的细胞中，属于细胞因子受体超家族。
• G 蛋白也可以通过非受体型酪氨酸激酶激活 J AK/STAT
• 所有STAT蛋白分子由7个不同的功能结构域组成：N端保守序列、螺旋结构域、DNA结合区、连接区域、 SH3结构域、SH2结构域、C-端的转录激活区。
2020/10/16
10
JAK-STAT信号通路
• 细胞因子与相应的受体 结合后引起受体分子的 二聚化，这使得与受体 偶联的JAK激酶相互接 近并通过交互的酪氨酸 磷酸化作用而活化。
• JAK激活后催化受体上的酪氨酸残基发生磷酸化修饰，
继而这些磷酸化的酪氨酸位点与周围的氨基酸序列形
成“停泊位点”（docking site），同时含有SH2结构域
8、转录激活结构域（TAD）：有一个保守的丝氨酸残
基，其磷酸化与否直接影响STAT蛋白的转录活性。它
很可能受到翻译后调节，如丝氨酸磷酸化。
2020/10/16
9
JAK-STAT信号通路
JAK-STAT信号通路
配体与受体结合导致受体二聚化 二聚化受体激活JAK JAK将STAT磷酸化
STAT形成二聚体，暴露出入核信号 STAT进入核内，调节基因表达
★决定了STAT分子和其相应的受体相互作用的特异性；
★介导了STAT和活化的JAK之间的相互作用；
★介导了STAT分子的二聚化，一个STAT蛋白中的SH2结
构域与另一个STAT蛋白中磷酸化的酪氨酸相互作用形成
二聚体，从而导致STAT蛋白的入核。
2020/10/16
8
JAK-STAT信号通路
N端结 构域
2020/10/16
4
JAK-STAT信号通路
酪氨酸激酶JAK（Janus kinase）
• JAK是一类细胞膜内的非受体型可溶性酪氨酸激酶，分
子量120-130KD，只有催化结构域而没有SH2。
• JAK既能磷酸化与其相结合的细胞因子受体，又能磷酸
化多个含特定SH2结构域的信号分子。 • JAK蛋白家族共包括4个成
的STAT蛋白被招募到这个“停泊位点”。
2020/10/16
螺旋 结构域
DNA 结合域
连接区
SH3 SH2
转录 激活区
701Tyr Ser
６、SH3结构域：位于500~600位氨基酸之间，序列保 守性较SH2差，能结合富含脯氨酸的序列。目前尚未发 现SH3结构域内有何重要的氨基酸。
7、酪氨酸激活基序：这个酪氨酸和其C端的氨基酸序列 不仅可以阻止与自身SH2结构域的结合，还决定了STAT 分子和其相应的受体相互作用的特异性，以及STAT分子 之间二聚化的特异性。
２、螺旋结构域：位于135~315位氨基酸残基之间，由4个 螺旋组成，主要负责STAT蛋白与其它蛋白的相互作用。
3、DNA结合结构域：位于320~490位氨基酸残基之间，含 有几个β-折叠结构，与靶基因的启动子结合，启动靶基因 的转录。不同的STAT蛋白具有不同的DNA结合特异性。
2020/10/16
2020/10/16
6
JAK-STAT信号通路
N端结 构域
螺旋 结构域
DNA 结合域
连接区
SH3 SH2
转录 激活区
701Tyr Ser
1、N端结构域：位于1~125位氨基酸残基之间，是STAT蛋 白家族中最高度保守性成四聚体或高度有序的多聚体 ，增强STAT蛋白和靶基因启动子的结合力。
7
JAK-STAT信号通路
N端结 构域
螺旋 结构域
DNA 结合域
连接区
SH3 SH2
转录 激活区
701Tyr Ser
4、连接结构域：位于490~580位氨基酸之间，连接DNA 结合结构域和SH2结构域，其序列高度保守，可能与转 录调节有关。
5、SH2结构域：位于585~685位氨基酸残基之间，是
STAT分子最保守的结构域，是最重要的功能区段。
专题二 常见的细胞信号通路
JAK-STAT TNFR-NF-KB Keap1-Nrf2
2020/10/16
1
一、JAK-STAT信号通路
• JAK-STAT信号通路主要介导细胞因子（ IFNα/β，IFNγ, IL-10, IL-6等）和生长因子（ EPO, GH, EGF, PDGF）刺 激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及 免疫调节等多种生物学过程。
2020/10/16
2
JAK-STAT信号通路
酪氨酸激酶相关受体
• 干扰素受体家族，白介素受体家族等。
• 受体胞外部分为N端，胞内部分为C端、跨膜区。
• 共同特点：是体本身不具有激酶活性，但胞内段
具有酪氨酸激酶JAK的结合位点。
• 受体之间无明显的同源性，只在胞浆近膜区有一
段同源区，该区域是其与JAK激酶结合的功能区
段。
• 受体的同源区通常包括两个高度保守的结构，一
个是富含脯氨酸的“box1”，另一个是在受体靠近
细胞膜处的“box2”，它们是决定细胞因子受体与
JAK激酶之间相互偶联的最重要结构。
2020/10/16
3
JAK-STAT信号通路
• 受体的二聚化可以是同源的也可以是异源的。在发生 同源受体二聚化时，只有JAK2被激活；相反，由不同 亚基组成的异源受体二聚化，却可以激活多种JAK。 一旦被激活，JAK便磷酸化受体的亚基以及其他底物 。
员：JAK1、JAK2、JAK3以
及Tyk2，它们在结构上有7
个JAK同源结构域（JH）。
JH1结构域为激酶区、JH2
结构域是“假”激酶区、
2020J/1H0/166和JH7是受体结合区域
5
JAK-STAT信号通路
转录因子STAT
• 信号转导子和转录激活子（signal transducer and activator of transcription）。
• 主要由三个成分组成：酪氨酸激酶相关受体（tyrosine kinase associated receptor）、酪氨酸激酶JAK、转录因 子STAT。
• 能激活 JAK /STAT 途径的受体家族广泛分布于各种组织 的细胞中，属于细胞因子受体超家族。
• G 蛋白也可以通过非受体型酪氨酸激酶激活 J AK/STAT