细胞信号转导- 南开大学分子生物学课件
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《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。
分子生物学 第8章 细胞信号转导_PPT幻灯片
胍氨酸
nNOS cNOS
eNOS
NOS I NOS III
iNOS NOS II
NO在细胞内外可产生多种生理、病理效应
脑和外周神经系统的神经递质 肌肉松驰作用 参与自然免疫
抑制血小板的粘附、活化和聚集 NO的许多病舒理张作血用管都，与参它与作血用压于调血节管内皮细胞有 密切关系。内皮细胞和神经元中的NO合酶都可以受 钙离子激活
寡聚体形成的 孔道 4个
神经递质、激 素、趋化因子 外源刺激（味 、光）
单体
7个
离子通道
激活G蛋白
单次跨膜受体 （酶偶联受体）
生长因子 细胞因子
具有或不具有催化活性 的单体 1个
激活酶或衔接蛋白
细胞应答
去极化与超极 化
去极化与超极化、 调节蛋白质的功能和表பைடு நூலகம்
调节蛋白质功能 达水平，调节细胞分化
和表达水平
受体 受体的作用特点 受体的分类
胞内应答反应分子
受体：
靶细胞膜或细胞内一类特殊的分子 或分子复合物，它们能识别信息物质并 与之结合，产生信息传递效应。
简言之：受体即细胞的外界信息接 受装置。
化学本质：蛋白质或多糖
受体， Receptors
人类基因组中编码受体的基因约为5% 细胞分泌化学信号
受体
高度专一性 高度亲和力 可饱和性 可逆性 特定的作用模式
小分子信使
三磷酸肌醇（IP3） 二脂酰甘油（DAG） Ca2+ cAMP和cGMP NO CO H2S ……
蛋白分子信使
GTP结合蛋白 蛋白激酶 转录因子 衔接蛋白 ……
体内NO合成途径
H2N
+
NH2
NH
NO synthase
nNOS cNOS
eNOS
NOS I NOS III
iNOS NOS II
NO在细胞内外可产生多种生理、病理效应
脑和外周神经系统的神经递质 肌肉松驰作用 参与自然免疫
抑制血小板的粘附、活化和聚集 NO的许多病舒理张作血用管都，与参它与作血用压于调血节管内皮细胞有 密切关系。内皮细胞和神经元中的NO合酶都可以受 钙离子激活
寡聚体形成的 孔道 4个
神经递质、激 素、趋化因子 外源刺激（味 、光）
单体
7个
离子通道
激活G蛋白
单次跨膜受体 （酶偶联受体）
生长因子 细胞因子
具有或不具有催化活性 的单体 1个
激活酶或衔接蛋白
细胞应答
去极化与超极 化
去极化与超极化、 调节蛋白质的功能和表பைடு நூலகம்
调节蛋白质功能 达水平，调节细胞分化
和表达水平
受体 受体的作用特点 受体的分类
胞内应答反应分子
受体：
靶细胞膜或细胞内一类特殊的分子 或分子复合物，它们能识别信息物质并 与之结合，产生信息传递效应。
简言之：受体即细胞的外界信息接 受装置。
化学本质：蛋白质或多糖
受体， Receptors
人类基因组中编码受体的基因约为5% 细胞分泌化学信号
受体
高度专一性 高度亲和力 可饱和性 可逆性 特定的作用模式
小分子信使
三磷酸肌醇（IP3） 二脂酰甘油（DAG） Ca2+ cAMP和cGMP NO CO H2S ……
蛋白分子信使
GTP结合蛋白 蛋白激酶 转录因子 衔接蛋白 ……
体内NO合成途径
H2N
+
NH2
NH
NO synthase
(分子生物学本科生课件)细胞信号转导
不同种类的蛋白激酶的相互作用
不同转录因子与DNA元件的相互作用
细胞信号转导
Signaling transduction
研究细胞信号传导相关物质获得了很多诺贝尔奖
不同的信号转导通路之间发生交叉调控（cross talking），形成复杂的信号转导网络系统 。信 息传递途径的交联对话表现为：
抑制 β-catenin 的降解
β-catenin 转运到核内
与 T 细胞因子/淋巴样增强因子 (TCF/LEF) 相互作用
启动下游靶基因如 AP-1、c-Myc、Cyclin D1、survivin、Bcl-2 和 PCNA 等的转录
Hippo signaling pathway
Zhao B, et al. Genes & Development 2010;24:862-874.
G蛋白在cAMP-PKA通路中的作用
• cAMP信号途径又称PKA系统，是蛋白激酶A 系统的简称(protein kinase A system, PKA)；
• 概念：细胞外信号和G蛋白偶联的受体结合， 导致胞内第二信使cAMP的水平变化而引起细 胞反应的信号通路。
细胞凋亡信号通路
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
主要由三个成分组成： 酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT
JAK-STAT信号通路与肿瘤 JAK激酶、Src激酶及Abl激酶等基因的突变
cAMP是第一个被发现的第二信使。1971年获 诺贝尔生理学和医学奖
E a rl W ilb u r S u th e rla n d Jr （ 1915 - 1974）
《细胞信号转导》课件
03 肿瘤细胞信号转导与血管生成
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
肿瘤细胞通过信号转导通路调节血管生成，为肿 瘤提供营养和氧气，促进肿瘤生长和扩散。
信号转导异常与代谢性疾病
01
胰岛素信号转导与 糖尿病
胰岛素信号转导通路的异常可导 致胰岛素抵抗和糖尿病的发生， 影响糖代谢和脂肪代谢。
02
瘦素信号转导与肥 胖
瘦素信号转导通路的异常可导致 肥胖的发生，影响能量代谢和脂 肪分布。
03
炎症信号转导与非 酒精性脂肪肝
炎症信号转导通路的异常可导致 非酒精性脂肪肝的发生，影响脂 肪代谢和炎症反应。
信号转导异常与神经退行性疾病
Tau蛋白磷酸化与神经退行性疾病
Tau蛋白的异常磷酸化是神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病的重要特征，影响神 经元突起生长和神经元网络连接。
α-synuclein异常磷酸化与帕金森病
信号转导蛋白
01
信号转导蛋白是一类在细胞内传递信息的蛋白质，包括G蛋白、 酶和离子通道等。
02
G蛋白是一类位于细胞膜上的三聚体GTP结合蛋白，能够偶联受
体和效应器，起到传递信号的作用。
酶是另一类重要的信号转导蛋白，能够催化细胞内的生化反应
03
，如磷酸化、去磷酸化等，从而调节细胞的生理功能。
效应蛋白
基因敲入技术
通过将特定基因的突变版本引入细胞 或生物体中，以研究基因突变对细胞 信号转导的影响。
蛋白质组学技术
01
蛋白质印迹
通过抗体检测细胞中特定蛋白质的表达和修饰情 况，了解蛋白质在信号转导中的作用。
02
蛋白质相互作用研究
利用蛋白质组学技术，如酵母双杂交、蛋白质芯 片等，研究蛋白质之间的相互作用和复合物的形
细胞信号转导是生物体感受、传递、放大和响应 外界刺激信息的重要过程，是生物体内一切生命 活动不可缺少的环节。
《生物化学》课件 第十一章细胞信号转导 ppt
2、细胞表面受体：
该受体位于靶细胞膜表面，其配体为水溶性信号分 子和膜结合型信号分子（如生长因子、细胞因子、水溶 性激素分子、粘附分子等）。
目录
目录
一种受体分子转换的信号，可通过 一条或多条信号转导通路进行传递。而 不同类型受体分子转换的信号，也可通 过相同的信号通路进行传递。
不同的信号转导通路之间亦可发生 交叉调控，形成复杂的信号转导网络。
信号转导通路和网络的形成是动态 过程，随着信号的种类和强弱而不断的 变化。
目录
（二）受体与配体相互作的特点
1、高度专一性 2、高度亲和力 3、可饱和性 4、可 逆 性 5、特定的作用模式
目录
三、膜受体介导的信号转导
（一）蛋白激酶A（PKA）通路
该通路以靶细胞内cAMP浓度改变和PKA 激活为主要特征。
1、细胞内信号转导分子异常激活
信号转导分子的结构发生改变，可导 致其激活并维持在活性状态。
2、细胞内信号转导分子异常失活
信号转导分子表达降低或结构改变， 可导致其失活。
目录
（三）信号转导异常可导致疾病的发生 异常的信号转导可使细胞获得异常
功能或者失去正常功能，从而导致疾 病的发生，或影响疾病的过程。许多 疾病的发生和发展都与信号转导异常 有关。
不能正常传递 持续高度激活 受体功能异常 信号转导分子功能异常
目录
（一）受体异常激活和失能
1、受体异常激活
基因突变可导致异常受体的产生， 不依赖外源信号的作用而激活细胞内 的信号通路。
2、受体异常失能
受体分子数量、结构或调节功能 发生异常，导致受体异常失能，不能 正常递信号。
目录Βιβλιοθήκη （二）信号转导分子的异常激活和失活
细胞外信号
该受体位于靶细胞膜表面，其配体为水溶性信号分 子和膜结合型信号分子（如生长因子、细胞因子、水溶 性激素分子、粘附分子等）。
目录
目录
一种受体分子转换的信号，可通过 一条或多条信号转导通路进行传递。而 不同类型受体分子转换的信号，也可通 过相同的信号通路进行传递。
不同的信号转导通路之间亦可发生 交叉调控，形成复杂的信号转导网络。
信号转导通路和网络的形成是动态 过程，随着信号的种类和强弱而不断的 变化。
目录
（二）受体与配体相互作的特点
1、高度专一性 2、高度亲和力 3、可饱和性 4、可 逆 性 5、特定的作用模式
目录
三、膜受体介导的信号转导
（一）蛋白激酶A（PKA）通路
该通路以靶细胞内cAMP浓度改变和PKA 激活为主要特征。
1、细胞内信号转导分子异常激活
信号转导分子的结构发生改变，可导 致其激活并维持在活性状态。
2、细胞内信号转导分子异常失活
信号转导分子表达降低或结构改变， 可导致其失活。
目录
（三）信号转导异常可导致疾病的发生 异常的信号转导可使细胞获得异常
功能或者失去正常功能，从而导致疾 病的发生，或影响疾病的过程。许多 疾病的发生和发展都与信号转导异常 有关。
不能正常传递 持续高度激活 受体功能异常 信号转导分子功能异常
目录
（一）受体异常激活和失能
1、受体异常激活
基因突变可导致异常受体的产生， 不依赖外源信号的作用而激活细胞内 的信号通路。
2、受体异常失能
受体分子数量、结构或调节功能 发生异常，导致受体异常失能，不能 正常递信号。
目录Βιβλιοθήκη （二）信号转导分子的异常激活和失活
细胞外信号
分子生物学第五章 信号转导 ppt课件
激素（胰高血糖素、肾上腺素等）
PKA的激活及作用举例
腺苷酸环化酶
腺苷酸环化酶
（无活性）
（有活性）
磷酸化酶b激酶
磷
ATP
cAMP
+
蛋白激酶A (PKA)
蛋白激酶A (PKA)
（无活性）
蛋
-白 磷
（无活性）
（有活性）
磷酸化酶b激酶 P （有活性）
酸 酶 1
磷
糖原合成酶
- 蛋
白
（有活性）
磷
+
酸
酶 1
糖原合成酶 P （无活性）
G蛋白（G protein）
鸟苷酸结合蛋白称为G蛋白。 G蛋白在细胞内广泛存在，参与细胞信号转导的G蛋
白有三聚体G蛋白和小G蛋白两大类。 小G蛋白主要包括Ras家族、Rho家族和Rab家族。
衔接蛋白（adapter protein）
衔接蛋白也称为接头蛋白，连接上游和下 游信号转导分子，通过变构效应激活下游 分子，其结构基础是含有蛋白质相互作用 结构域，功能是募集和组织信号转导复合 物。
H
TPK使底物蛋白上酪氨酸残基的 –OH 基磷酸化
HO
CH C COOH
NH3
酪氨酸 Tyrosine
AC-cAMP-PKA信号转导途径
3.PKA的作用
1）对代谢的调节作用 2）对基因表达的调节作用 PKA的催化亚基进入细胞核后，可催化反式作用因
子CREB（cAMP response element binding protein）磷酸化，磷酸化的CREB形成同源二聚 体，与DNA上的CRE(cAMP response element ） 结合，从而激活受CRE调控的基因转录。 3）PKA还可以使细胞核内的组蛋白、酸性蛋白以及 胞浆内的核蛋白体蛋白、膜蛋白、微管蛋白及受 体蛋白等磷酸化，从而影响这些蛋白质的功能。
第七章 细胞信号转导 PPT课件
细胞内 蛋白质 可逆磷 酸化
PKA
酶蛋白磷酸化修饰
细胞反应
Ca Ca + + CaM + Ca Ca E
+
CaM 对光敏素作用图解：
光
Pr
Pfr <10-6 M[Ca] 10-6 M CaM
CaM
E [CaM
E]
Ca Ca + + CaM + Ca Ca E
+
激活钙ATP 酶、钙通道 、NAD激酶 、多种蛋白 激酶等
孢子发 芽、有 丝分裂 、原生 质流动
植 物 体 内 的 信号传导
（signal transduction）
细胞外
质膜
G蛋白连 接受体 受体 二元组 分系统
细胞内
胞外 信号
Ca/CaM;IP3/DAG 蛋白可逆磷酸化
细胞反应
信号输入
跨膜信号转换
细胞内信号转 导网络
信号输出
第一节 信号与受体结合
• 一、信号
胞外信号
化学信号(chemical signal): 细胞感受刺激后合成并传递到作用 部位引起生理反应的化学物质（激素和 病原因子）。 物理信号(physical signal): 细胞感受到刺激后产生的能够传递 信息作用的光、电和水力等信号。 初级信号（第一信使）
小
G 蛋 白：一个亚基的单体
G蛋白的发现：吉尔曼（Gilman）、罗德贝尔(Rodbell) 获诺贝 尔医学生理奖（1994）
G蛋白有二种类型，一种为异源三聚体G蛋白；另 一种为小G蛋白（与a亚基相似）
• Three subunits
G蛋白 signalling
细胞信号转导教学课件
胞核→基因表达调控。
03
酶联受体介导的信号转导途径类型
根据信号分子类型和作用方式不同，酶联受体介导的信号转导途径可分
为酪氨酸激酶型、G蛋白型和其它型等。
酶联受体介导的信号转导与疾病
01
02
03
04
酶联受体介导的信号转导与 疾病关系概述：酶联受体介 导的信号转导在许多疾病的 发生和发展过程中发挥重要
导有关。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
细胞因子信号转导
细胞因子的种类与功能
细胞因子种类
包括白细胞介素（IL）、干扰素（ IFN）、肿瘤坏死因子（TNF）、集 落刺激因子（CSF）等。
细胞因子功能
参与免疫应答、炎症反应、造血过程 、组织损伤修复等生理和病理过程。
许多疾病的发生和发展都与G蛋白偶联受体介导的信号转导有关，如肿瘤、心血管疾病、代谢性疾病等。这些疾病的发生和 发展过程中，G蛋白偶联受体介导的信号转导途径会出现异常，导致细胞生长和分化失控、炎症反应等。因此，针对G蛋白偶 联受体介导的信号转导途径的治疗策略对于疾病的治疗具有重要意义。
REPORT
CATALOG
抑制酶活性
负调控因子通过抑制酶的 活性来调节信号转导，从 而控制细胞反应的强度和 持续时间。
竞争性结合
负调控因子可以与信号分 子竞争性结合，从而降低 信号转导的效率。
细胞信号转导的正调控
正调控因子
细胞信号转导的正调控因子是指 能够促进信号转导过程的蛋白质
或小分子化合物。
激活酶活性
正调控因子通过激活酶的活性来调 节信号转导，从而增强细胞反应的 强度和持续时间。
第九章-细胞信号转导(共53张PPT)
• NO的作用机制：
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
（1）激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶（GC）活性的NO受体。
（2）NO与GC活性中心的Fe2+结合，改变酶的构象，增强酶活性，cGMP水平升高 。
（3）cGMP激活依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG），抑制肌动-肌球蛋白 复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张。
NO在导致血管平滑肌舒张中的作用
G蛋白偶联受体 的结构图
1234 5
67
G蛋白偶联受体介导无数胞外信号的细胞应答：
包括多种对蛋白或肽类激素、局部介质、神经递质和氨基 酸或脂肪酸衍生物等配体识别与结合的受体，以及哺乳类嗅觉、 味觉受体和视觉的光激活受体（视紫红质）。
哺乳类三聚体G蛋白的主要种类及其效应器
二、G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
第一节 细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
一、细胞通讯
细胞通讯（cell communication）：指信号细胞发出的信息（配 体/信号分子）传递到靶细胞并与其受体相互作用，通过细胞信号
转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的过程。
（细胞）信号转导（signal transduction）：指细胞将外部信
• IRS1：胰素受体底物
（二）细胞内信号蛋白复合物的装配
• 信号蛋白复合物的生物学意义：细胞内信号蛋白复合物 的形成在时空上增强细胞应答反应的速度、效率和反应的 特异性。
• 细胞内信号蛋白复合物的装配可能有3种不同类型。
细胞内信号蛋白复合物装配的3种类型
• A：基于支架蛋白 B：基于受体活化域 C：基于肌醇磷脂
⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变；
细胞表面受体（cell-surface receptor）： 位于细胞质膜上，主要识别和结合亲水性信号分子，包括分泌型信号分子（如多肽类激素、神经递质
生物课件第五篇 细胞信号转导的分子生物学PPT.ppt
每个细胞膜的外表面都分布有众多的蛋白 质分子（或糖蛋白分子）。这些表面分子作为 细胞的触角，可以与相邻细胞的膜表面分子特 异性地相互识别和相互作用，以达到功能上的 相互协调。这种细胞通讯方式称为膜表面分子 接 触 通 讯 (Contact signaling by plasmamembrane-bound molecules)。
类固醇激素及其受体的作用机理示意图
不同的激素－受体复合物结合于不同的激 素反应元件（表1)。结合于激素反应元件的激 素－受体复合物再与位于启动子区域的基本录 因子及其它的转录调节分子作用，从而开放或 关闭其下游基因。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
激素 糖皮质激素
雌激素 甲状腺素
表1 激素反应元件 (HRE) DNA序列（双股）
下面分别介绍这两种受体转导生物信号的 特点。
水溶性和脂溶性化学信号的转导
二、细胞内受体的信号转导机理
脂溶性化学信号(如类固醇激素、甲状腺素、 前列腺素、维生素A及其衍生物和维生素D及其 衍生物等)的受体位于细胞浆或细胞核内。激素 进入细胞后，有些可与其胞核内的受体相结合 形成激素-受体复合物，有些则先与其在胞浆内 的受体结合，然后以激素-受体复合物的形式进 入核内。
3. 自分泌(autocrine)系统以神经介质为主，其 作用局限于突触内，作用距离在100nm以内。
化学信号还可以根据其溶解性分为脂溶性 化学信号和水溶性化学信号两大类。
所有的化学信号都必须通过与受体结合方 可发挥作用，水溶性化学信号不能进入细胞， 其受体位于细胞外表面。脂溶性化学信号可以 通过膜脂双层结构进入胞内，其受体位于胞浆 或胞核内。
膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接 通讯，最为典型的例子是T淋巴细胞与B淋巴细 胞的相互作用。
类固醇激素及其受体的作用机理示意图
不同的激素－受体复合物结合于不同的激 素反应元件（表1)。结合于激素反应元件的激 素－受体复合物再与位于启动子区域的基本录 因子及其它的转录调节分子作用，从而开放或 关闭其下游基因。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
激素 糖皮质激素
雌激素 甲状腺素
表1 激素反应元件 (HRE) DNA序列（双股）
下面分别介绍这两种受体转导生物信号的 特点。
水溶性和脂溶性化学信号的转导
二、细胞内受体的信号转导机理
脂溶性化学信号(如类固醇激素、甲状腺素、 前列腺素、维生素A及其衍生物和维生素D及其 衍生物等)的受体位于细胞浆或细胞核内。激素 进入细胞后，有些可与其胞核内的受体相结合 形成激素-受体复合物，有些则先与其在胞浆内 的受体结合，然后以激素-受体复合物的形式进 入核内。
3. 自分泌(autocrine)系统以神经介质为主，其 作用局限于突触内，作用距离在100nm以内。
化学信号还可以根据其溶解性分为脂溶性 化学信号和水溶性化学信号两大类。
所有的化学信号都必须通过与受体结合方 可发挥作用，水溶性化学信号不能进入细胞， 其受体位于细胞外表面。脂溶性化学信号可以 通过膜脂双层结构进入胞内，其受体位于胞浆 或胞核内。
膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接 通讯，最为典型的例子是T淋巴细胞与B淋巴细 胞的相互作用。
生物化学与分子生物学课件-第十七章-细胞信号转导
第十七章细胞信号转导教学要求（一）掌握内容1. 第二信使的概念及细胞内信息物质的种类。
2. 受体的概念及其分类、化学本质；受体与配体作用的特点。
3. 信息传递进入细胞内的两种传递方式（膜受体介导的信息传递和细胞内受体介导的信息传递）。
4. cAMP-蛋白激酶途径和Ca2+-依赖性蛋白激酶途径。
（二）熟悉内容1. 细胞间信息物质的概念。
2. 4种主要受体的结构特点。
3. 细胞内受体介导的信息传递途径。
（三）了解内容1. 细胞间信息物质的分类及其特点。
2. 受体活性的调节作用。
3. 其它信息传递途径。
4. 信息传递的交互联系特点、信息传递异常与疾病的关系。
教学内容（一）信息物质1. 细胞间信息物质（1）神经递质；（2）内分泌激素；（3）局部化学介质；（4）气体信号。
2. 细胞内信息物质（二）受体1. 受体的概念与分类2. 受体的一般结构和功能（1）膜受体（G蛋白偶联型受体、配体门控离子通道型受体、单跨膜α螺旋受体、鸟苷酸环化酶活性受体）；（2）胞内受体（胞核内受体、胞浆内受体）。
3.受体作用的特点（1）高度特异性；（2）高度亲和力；（3）可饱和性；（4）可逆性；（5）特异的作用模式。
4.受体活性的调节（三）信息的传导途径1.膜受体介导的信号转导（1）cAMP-蛋白激酶途径；（2）Ca2+-依赖性蛋白激酶途径；（3）cGMP-蛋白激酶途径；（4）酪氨酸蛋白激酶途径；（5）核因子кB途径（自学）；（6）TGF-β途径（自学）。
2.胞内受体介导的信号转导（四）信息转导途径的交互联系1. 信号转导途径的多样性2. 信号转导途径间的信息交流（五）信号转导异常与疾病的关系1. 信息转导障碍与疾病发生2. 信号转导分子与疾病治疗药物的关系名词解释第一信使:由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质，又称第一信使第二信使:由第一信使经转导刺激产生的细胞内传递细胞调控信号的化学物质，又称第二信使受体:细胞膜上或细胞内的具有对信息分子特异识别和结合功能，进而引起生物学效应的一类生物大分子，其本质大多数是蛋白质，个别是糖脂G蛋白：G蛋白是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白质，具有信号传导功能蛋白的总称PKA：又称依赖于cAMP蛋白激酶A，一种由环腺苷酸(cAMP)激活，催化将磷酸基从ATP 转移至蛋白质的丝氨酸和苏氨酸残基上的蛋白激酶。
第16章细胞信号转导 PPT课件
由特殊分化的细胞（内分泌腺）产生，内分泌形
式，在靶细胞发挥作用，又称第一信使。
根据化学性质分为： ▲水溶性激素（蛋白质、肽、氨基酸衍生物） ▲脂溶性激素（类固醇激素、脂肪酸衍生物）
（3）局部化学介质：
由一般细胞分泌，自分泌或旁分泌为主，经扩散作 用传播。根据化学本质，分为： ①细胞因子（如生长因子）； ②气体分子（如NO、CO）。
作用距离：nm
3、自分泌：
释放信号因子的细胞与靶细胞为同一类或同一个细胞， 常多为癌变细胞。如：大肠癌细胞分泌促胃液素。
作用距离：μm
高等生物体主要是化学通讯。
基本过程：特定的细胞释放信号分子→信号分子经
扩散或血循环到达靶细胞→与靶细胞特异受体结合→ 启动细胞内信使系统→靶细胞产生生物学效应。
BIOCHEMISTRY
膜表面分子接触通 讯（细胞识别）
化学通讯（细胞分泌化 学分子的方式传递）
细胞直接接触
细胞间接接触
（一）细胞间隙连接：
直接的细胞通讯，两个相邻细胞间通过连
接子连接，其中央为亲水性孔道（如Ca2+、 cAMP可通过）
连接子
细胞间隙连接让相邻的同型细胞对外界的信号产生协 同效应。
（二）膜表面分子接触通讯：
细胞间信号分子 细胞内信号分子
1、细胞间信号分子：
需要与特殊的受体结合，通过激活受体发挥作 用，又名配体（ligand）。
主要有：神经递质、激素、局部化学介质。
（1）神经递质：
以旁分泌形式，通过神经递质将上一个神经元的 信息传给下一个神经元。 根据化学本质分为： 胆碱类、胺类、氨基酸类、肽类。
（2）激素：
GTP
Ras
on
GTP酶活化蛋白
式，在靶细胞发挥作用，又称第一信使。
根据化学性质分为： ▲水溶性激素（蛋白质、肽、氨基酸衍生物） ▲脂溶性激素（类固醇激素、脂肪酸衍生物）
（3）局部化学介质：
由一般细胞分泌，自分泌或旁分泌为主，经扩散作 用传播。根据化学本质，分为： ①细胞因子（如生长因子）； ②气体分子（如NO、CO）。
作用距离：nm
3、自分泌：
释放信号因子的细胞与靶细胞为同一类或同一个细胞， 常多为癌变细胞。如：大肠癌细胞分泌促胃液素。
作用距离：μm
高等生物体主要是化学通讯。
基本过程：特定的细胞释放信号分子→信号分子经
扩散或血循环到达靶细胞→与靶细胞特异受体结合→ 启动细胞内信使系统→靶细胞产生生物学效应。
BIOCHEMISTRY
膜表面分子接触通 讯（细胞识别）
化学通讯（细胞分泌化 学分子的方式传递）
细胞直接接触
细胞间接接触
（一）细胞间隙连接：
直接的细胞通讯，两个相邻细胞间通过连
接子连接，其中央为亲水性孔道（如Ca2+、 cAMP可通过）
连接子
细胞间隙连接让相邻的同型细胞对外界的信号产生协 同效应。
（二）膜表面分子接触通讯：
细胞间信号分子 细胞内信号分子
1、细胞间信号分子：
需要与特殊的受体结合，通过激活受体发挥作 用，又名配体（ligand）。
主要有：神经递质、激素、局部化学介质。
（1）神经递质：
以旁分泌形式，通过神经递质将上一个神经元的 信息传给下一个神经元。 根据化学本质分为： 胆碱类、胺类、氨基酸类、肽类。
（2）激素：
GTP
Ras
on
GTP酶活化蛋白
《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
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细胞信号转导
ห้องสมุดไป่ตู้
Wnt 信号通路
Wnt信号通路是在进化中高度保守的信号通路, 在生长、 发育、代谢和干细胞维持等多种生物学过程中发挥重要 作用。 Wnt通路的失控与癌症、肥胖和糖尿病等疾病的发生有 密切联系。 经典 Wnt 通路的调控过程, 主要围绕 beta-Catenin 和 TCF 这两个关键调节因子进行, 从而在转录水平上影响 着大量与生长和代谢相关的靶基因表达。
Hippo signaling pathway
果蝇中的YAP基因，又称为Yorkie (Yki)，作用是 促进细胞分裂和细胞生存，并受其它几个基因调 控，如：Hippo (Hpo), Salvador (Sav), Warts (Wts), 和Mats。这些调控途径上游基因中任何一个发生 变异或者Yki基因的过量表达将会引起果蝇眼睛或 者翅膀细胞的过量生长。这种促进细胞分裂和细 胞生存的作用的偶联是唯一的，其它能促进细胞 分裂的基因如Myc，却会促进细胞的死亡。
生物体中组织器官大小和体积的调控一直是生 物学研究的最基本的问题之一。Hippo信号通路是 一条细胞抑制生长性信号通路，在进化过程中非 常保守，多细胞动物果蝇、小鼠、哺乳动物中都 存在Hippo信号通路。最早研究人员在果蝇中发现 Hippo信号传导路径是调节细胞大小和器官体积的 主要信号通路。之后证实Hippo信号通路具有高度 保守型，Hippo信号通路的成员都能在高等生物中 找到对应的同源物。
“APC、β-catenin可作为肿瘤检测指标”
Wnt信号通路 主要成员有：分泌蛋 白Wnt家族，Frizzled， GBP-Frat，GSK3， APC，Axin，βcatenin，TCF/LEF家 族转录因子
APC的突变、βcatenin的突变与失调 都可导致肿瘤的发生
Hippo signaling pathway
Hippo signaling pathway
The Hippo pathway in Drosophila and mammals
ＭＡＰＫ signaling pathway
MAPK信号包括：MAP激酶(MAPK)、MAPK激酶 (MEK、MKK或MAPK 激酶)和MEK激酶(MEKK、 MKKK或MAPK激酶激酶)。MAPKs信号转导通路存 在于大多数细胞内，在将细胞外刺激信号转导至 细胞及其核内，并引起细胞生物学反应(如细胞增 殖、分化、转化及凋亡等)的过程中具有至关重要 的作用。主要包括ERK1/2，JNK和p38 MAPK信号 转导通路。
“STAT蛋白肿瘤检测指标”
Ras信号通路
与肿瘤相关的Ras通 路最主要的有两条： 1)Ras，PI(3)K，mTOR 通路 2)Ras，Raf，ERK通路
Ras信号通路与肿瘤 Ras突变、BRAF突变、EGFR过度表达。 ERBB2扩增、PTEN缺失及PI3K扩增都可能导 致肿瘤发生。
“Ras、Raf、PIK3CA和EGFR等肿瘤检测指标”
Wnt 信号通路
Wnt 蛋白 Fz 受体家族和辅助受体 LRP5/6 家族
抑制 β-catenin 的降解 β-catenin 转运到核内 与 T 细胞因子/淋巴样增强因子 (TCF/LEF) 相互作用
启动下游靶基因如 AP-1、 c-Myc、Cyclin D1、 survivin、Bcl-2 和 PCNA 等的转录
已经获准面世的药物极其作用靶点
NF-kB信号通路
NF-kB的持 续激活可激 活其下游基 因ICAM-1、 VCAM-1、 MMP-9及使 VEGF过度表 达来促进肿 瘤生长。
Notch信号通路
信号通路与药物靶点
❖靶向受体酪 氨酸激酶信号 途径抑制剂 如EGFR酪氨酸 激酶抑制剂 ❖非受体酪氨 酸激酶抑制剂 如Src酪氨酸激 酶抑制剂 ❖蛋白激酶C抑 制剂 ❖细胞周期蛋 白激酶抑制剂 ❖抗血管生成 抑制剂
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
JAK-STAT信号通路与肿瘤 JAK激酶、Src激酶及Abl激酶等基因的突变 可导致STAT蛋白持续激活，从而是细胞发生 恶性转化，如白血病。
细胞凋亡信号通路
JAK-STAT信号通路
JAK-STAT信号通路是近年来发现的一条由细胞因子刺激的信 号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节 等许多重要的生物学过程。与其它信号通路相比，这条信 号通路的传递过程相对简单，它主要由三个成分组成，即 —酪氨酸激酶相关受体、 —酪氨酸激酶JAK —转录因子STAT。
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Wnt 信号通路
Wnt信号通路是在进化中高度保守的信号通路, 在生长、 发育、代谢和干细胞维持等多种生物学过程中发挥重要 作用。 Wnt通路的失控与癌症、肥胖和糖尿病等疾病的发生有 密切联系。 经典 Wnt 通路的调控过程, 主要围绕 beta-Catenin 和 TCF 这两个关键调节因子进行, 从而在转录水平上影响 着大量与生长和代谢相关的靶基因表达。
Hippo signaling pathway
果蝇中的YAP基因，又称为Yorkie (Yki)，作用是 促进细胞分裂和细胞生存，并受其它几个基因调 控，如：Hippo (Hpo), Salvador (Sav), Warts (Wts), 和Mats。这些调控途径上游基因中任何一个发生 变异或者Yki基因的过量表达将会引起果蝇眼睛或 者翅膀细胞的过量生长。这种促进细胞分裂和细 胞生存的作用的偶联是唯一的，其它能促进细胞 分裂的基因如Myc，却会促进细胞的死亡。
生物体中组织器官大小和体积的调控一直是生 物学研究的最基本的问题之一。Hippo信号通路是 一条细胞抑制生长性信号通路，在进化过程中非 常保守，多细胞动物果蝇、小鼠、哺乳动物中都 存在Hippo信号通路。最早研究人员在果蝇中发现 Hippo信号传导路径是调节细胞大小和器官体积的 主要信号通路。之后证实Hippo信号通路具有高度 保守型，Hippo信号通路的成员都能在高等生物中 找到对应的同源物。
“APC、β-catenin可作为肿瘤检测指标”
Wnt信号通路 主要成员有：分泌蛋 白Wnt家族，Frizzled， GBP-Frat，GSK3， APC，Axin，βcatenin，TCF/LEF家 族转录因子
APC的突变、βcatenin的突变与失调 都可导致肿瘤的发生
Hippo signaling pathway
Hippo signaling pathway
The Hippo pathway in Drosophila and mammals
ＭＡＰＫ signaling pathway
MAPK信号包括：MAP激酶(MAPK)、MAPK激酶 (MEK、MKK或MAPK 激酶)和MEK激酶(MEKK、 MKKK或MAPK激酶激酶)。MAPKs信号转导通路存 在于大多数细胞内，在将细胞外刺激信号转导至 细胞及其核内，并引起细胞生物学反应(如细胞增 殖、分化、转化及凋亡等)的过程中具有至关重要 的作用。主要包括ERK1/2，JNK和p38 MAPK信号 转导通路。
“STAT蛋白肿瘤检测指标”
Ras信号通路
与肿瘤相关的Ras通 路最主要的有两条： 1)Ras，PI(3)K，mTOR 通路 2)Ras，Raf，ERK通路
Ras信号通路与肿瘤 Ras突变、BRAF突变、EGFR过度表达。 ERBB2扩增、PTEN缺失及PI3K扩增都可能导 致肿瘤发生。
“Ras、Raf、PIK3CA和EGFR等肿瘤检测指标”
Wnt 信号通路
Wnt 蛋白 Fz 受体家族和辅助受体 LRP5/6 家族
抑制 β-catenin 的降解 β-catenin 转运到核内 与 T 细胞因子/淋巴样增强因子 (TCF/LEF) 相互作用
启动下游靶基因如 AP-1、 c-Myc、Cyclin D1、 survivin、Bcl-2 和 PCNA 等的转录
已经获准面世的药物极其作用靶点
NF-kB信号通路
NF-kB的持 续激活可激 活其下游基 因ICAM-1、 VCAM-1、 MMP-9及使 VEGF过度表 达来促进肿 瘤生长。
Notch信号通路
信号通路与药物靶点
❖靶向受体酪 氨酸激酶信号 途径抑制剂 如EGFR酪氨酸 激酶抑制剂 ❖非受体酪氨 酸激酶抑制剂 如Src酪氨酸激 酶抑制剂 ❖蛋白激酶C抑 制剂 ❖细胞周期蛋 白激酶抑制剂 ❖抗血管生成 抑制剂
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
JAK-STAT信号通路与肿瘤 JAK激酶、Src激酶及Abl激酶等基因的突变 可导致STAT蛋白持续激活，从而是细胞发生 恶性转化，如白血病。
细胞凋亡信号通路
JAK-STAT信号通路
JAK-STAT信号通路是近年来发现的一条由细胞因子刺激的信 号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节 等许多重要的生物学过程。与其它信号通路相比，这条信 号通路的传递过程相对简单，它主要由三个成分组成，即 —酪氨酸激酶相关受体、 —酪氨酸激酶JAK —转录因子STAT。