信号转导途径

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受体。内在的酪氨酸蛋白激酶的 活性和酪氨酸自身磷酸化位点。 PKA等丝/苏氨酸蛋白激酶作用位 点。
配体与受体结合后,形成二聚体 激活受体自身的酪氨酸蛋白激酶,使 受体与接合体蛋白结合(adapter protein)然后启动Ras-MAPK的信号
传导途径。
接合体蛋白:Sch,Grb2 和Nck。
② ERK1/2被MEK1和MEK2激活。 MEK失活时,将ERK1/2扣留在胞浆
内,ERK激活后,与MEK分离,并
转入细胞核内调节转录活性。
③ ERK失活:磷酸化的ERK被磷酸
酶(MKP1,3,4)水解去磷酸化而 失活。
④ ERK1/2的功能:调节细胞生长、
分化、细胞周期、细胞存活和抗 凋亡作用。
activated protein kinase MAPK)
途径 1、MAPK信号转导途径的组成:
MAPK,MKK和MKKK三个成
分。
MAPK 有12个成员,是丝氨酸/苏氨酸激酶被
MKK激活;
MKK 有7个成员,是苏氨酸/酪氨酸激酶(双重
激酶)使MAPK磷酸化,它被MKKK磷酸
化而激活; MKKK 有14个成员,是丝氨酸/苏氨酸激酶,被 小G蛋白激活,激活后磷酸化MKK而使 MKK激活。
EGF等,作用在细胞表面受体NTFR,
高渗条件,热休克,氧自由基等),NTF,
GPCR,RTK,CR等可能通过Rho(Rac,
Cdc42)小G蛋白激活JNK途径。
PKC → MEKK → MKK → JNK.
JNK的功能:调节细胞的生长、分
化、细胞生存和凋亡。 JNK的失活: 磷酸酶M3/6和MKP-1使磷酸化 的JNK去磷酸化而失活。
(1)蛋白激酶
催化蛋白质的磷酸化。
(A) 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,磷酸化蛋 白质的丝氨酸或苏氨酸残基; (B) 酪氨酸蛋白激酶,磷酸化蛋白质的 酪氨酸; (C) 双重激酶,既磷酸化丝氨酸/苏氨 酸,也磷酸化酪氨酸。
丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的活性受
第二信使如cAMP, cGMP, Ca2+,IP3和 二酰基甘油的调节,如cAMP-依赖蛋白
结合后, Shc本身被RTK的酪氨酸激酶磷酸化,
通过Grb2中的SH2与磷酸化Sch结合,也和磷
酸化酪氨酸的RTK结合,因此,Sch-Grb2复
合物便被募集到RTK上,与Sos(鸟苷酸激活
因子)结合,激活Ras,从而启动RasMAPK途径。
Src是第一个被发现具有酪氨酸蛋白激酶活性
的癌蛋白质。 Src家族有9个成员,由c-src、 c-yes、c-lyn、c-fyn、c-ick、c-blk、c-fgr、 c-hck和c-yrk等原癌基因编码表达的癌蛋白, 是非受体型酪氨酸蛋白激酶。有SH1、SH2 、 SH3和SH4同源区。SH1是酪氨酸蛋白激酶的 活性中心,有自身磷酸化位点;SH2和SH3是 Src与其他大分子相结合的位点;SH4与Src在 细胞膜内侧的定位密切相关。
配体与受体结合激活 Gq,后者激活 磷脂酶C (PLC),水解磷脂酰
二磷酸肌醇为IP3和 DAG,IP3使贮
存的内Ca2+释放, Ca2+ 和DAG激
活PKC。
PKC有10种同型异构体
PKC的功能
PKC调控细胞分裂、增殖甚至癌变。
PKC直接激活Raf,激活MAPK途径。 Gq通过PYK2间接激活MAPK途径。
(3) P38途径
P38途径的激活因子: 紫外线、渗透性休克、热休克,脂多糖、
蛋白质合成抑制剂,缺血、再灌注,氧自
由基、IL-1,TNF,GPCR等。这些应激 因子可能通过小G蛋白Rho家族Cdc42、 Rac-1和接合体蛋白Nck激活P38途径;也 可通过PKC激活P38途径。
G蛋白失活:G蛋白有内在的GTP酶活性,水解GTP,
使GTP-变成来自百度文库DP-。
G有4个家族:
Gi,Gs,Gq , G12/13。形成 Gi途径,Gs途径,Gq途径, 12/13 途径。分别调节代谢酶,离子通道,转 录机制,运动、收缩机制,分泌机制和 学习记忆胚胎发育。
(B)G蛋白介导的信号途径
含有SH2和SH3构域。 SH2与含有磷酸化酪
氨酸蛋白质结合,SH3与富含脯氨酸区域结
合,介导Ras-MAPK的激活。 SH是Src同源构域(Scr homology domain SH)
Sch(SH2-domain containing adapter
protein)中的SH2与RTK中的磷酸化酪氨酸
(a)c-AMP-蛋白激酶A途径
(b)c-GMP-蛋白激酶G途径
(c)磷酸肌醇途径 (d)细胞内钙信号途径
(e)MAPK途径
(f)G直接激活K+通道,调节心率;
B. 单聚GTP结合蛋白 (GTP-binding
protein),小G蛋白
小G蛋白是单聚GTP结合蛋白。
包括Ras调节生长、分化; Rho (RhoA~D、E、F,Cdc42,
M受体,5-羟色胺受体,腺苷受体, 嗅受体,视紫红质受体和肽类受体等。
(1)G蛋白 (A)G蛋白的组成:1亚单位,1单位和1亚 单位。 紧密结合在一起。失活的G蛋白 以GDP-异三聚体形式存在。 G蛋白激活:激动剂与受体结合,使G蛋白的与
分离,GDP-变为GTP-+。
信号转导途径 Signal transduction pathways
生理教研室 潘敬运教授
一、信号转导途径的基本概念
(一)细胞信号转导 (二)细胞外调节物质 :内分泌激素、神经递质
和神经肽旁分泌和自分泌局部活性物质。
配体(ligand);激动剂(agonist). (三)受体 (四)蛋白激酶和蛋白磷酸酶。 (五)细胞功能反应:长期作用 短期作用。
(2)细胞因子受体
与免疫或造血细胞的信号传导有关。
细胞因子:白细胞介素(IL)、干扰素 (IFN)、集落刺激因子(CSF)、生长 激素(GH)等。 无激酶结构区,不具有酪氨酸蛋白激酶 的活性。
受体与配体结合后生成二聚体,募集胞
浆内的Src家族(Lck、Lyn、Fyn等)的酪
氨酸蛋白激酶,使细胞因子受体中的酪氨酸
(1)ERK1/2途径(Extracellular signal-regulated kinase pathway)
(2)JNK途径(C-Jun NH2-terminal
Kinase,JNK Pathway)
(3)P38途径
(1)ERK1/2途径
① ERK1/2的底质: 胞浆: S6激酶,P90rsk, PLA2(分解花生四烯 酸生成PG和 IL);EGFR,微管相关蛋 白MAP1;Tau蛋白等。 细胞核内:磷酸化转录因子:Elk, Ets1, Sapla, C-Myc, Tal, STAT等;
Rac)调节肌纤蛋白,细胞骨
架;
Rab,ARF 调节小泡的运输等。
Ras是分子开关:
由鸟苷酸交换因子(GEF)激活, GDPRas →GTPRas。 GTPRas被
GTP酶激活蛋白(GAPs)去磷酸变
成GDPRas而失活。
3、多肽生长因子受体 (1)酪氨酸蛋白激酶受体(Receptor
tyrosin kinase RTK)生长因子
⑤ 激活ERK1/2途径的受体:
A、酪氨酸激酶受体(Receptor
tyrosine kinase, RTK)
B、细胞因子受体(Cytokine
receptor CR) C、G蛋白偶联受体上(GPCR)
A、酪氨酸激酶受体(Receptor
tyrosine kinase, RTK)
EGFR,PDGFR,胰岛素受体等。单一跨膜序
2、Gq/11 → Lyn/Csk → SyK
(2)JNK途径(C-Jun NH2-terminal
Kinase,JNK Pathway) JNK的底质:
全在细胞核内的转录因子,C-Jun,
ATF2,Elk1,P53,DPC4,NFAT4,
磷酸化这些转录因子增强转录活性。
JNK途径的激活因子:应激因子(射线、
列,细胞外构域被糖基化,细胞内构域具有酪
氨酸蛋白激酶活性。生长因子与酪氨酸激酶受
体结合,使受体二聚化,并使胞内二聚体的酪
氨酸残基自我磷酸化而使RTK激活。自我磷酸
化的 RTK 成为接合体蛋白SH2和 SH3高亲和 力的接合位点(docking site),并被磷酸化。
通过Grb2中的SH2和SH3构域,与小G
激活MAPK途径的因子:
生长因子,细胞因子,激素、神经递
质,应激因子(射线、高渗条件,热
休克等)。
MAPK的底质:
细胞核的转录因子;
细胞核外的底质:蛋白磷酸酶,磷脂酶 和细胞骨架相关蛋白等。
MAPK的功能:
调控细胞的生长、增殖、分化,细胞凋
亡和对环境应激刺激的适应。
2、MAPK信号转导途径有3条:
残基磷酸化,然后接合体蛋白Shc和Grb2等
募集到细胞因子受体上,激活SOS,再激活
Ras-MAPK途径。
受体与配体结合后生成二聚体,募
集胞浆内的酪氨酸蛋白激酶如JAK,使
受体与JAK的酪氨酸残基被磷酸化,然
后,启动JAK-STAT信号传导途径,影 响细胞的生长、分化和凋亡等。
(四)蛋白激酶和蛋白磷酸酶
蛋白的激活因子(鸟苷酸交换因子)
Sos结合,使Sos激活,从而激活小G蛋 白Ras,Ras再激活Raf1,始动Raf1 → MEK1/2 → ERK1/2途径。
B、细胞因子受体(Cytokine receptor CR) 通过酪氨酸激酶Src激活CR。
CR本身不具有酪氨酸激酶构域,因此
不能自身磷酸化,要靠Src家族(Lck, Lyn,Fyn等)酪氨酸激酶磷酸化CR。 CR磷酸化后募集接合体蛋白Shc,Grb2 等到受体上,激活Sos,再激活Ras。
肾上腺素与受体结合,形成复合物,激
活Gs,后者激活腺苷酸环化酶(AC),
催化ATP转化成cAMP,激活cAMP依赖
蛋白激酶A(PKA)。
霍乱毒素催化ADP-核糖加到Gs的亚 基。持续激活Gs,导致腺苷酸环化酶
持续激活。 cAMP持续升高,小肠腔
面的刷毛缘膜上氯通道开放,引起ClNa+ 和水进入小肠腔内,结果导致持 续性腹泻,这是霍乱的特征。
通过JAK激酶激活受体。
细胞因子与CR结合,使CR与JAK相
互作用,导致CR和JAK的酪氨酸残 基被磷酸化而激活,激活的JAK可募 集Shc,Grb2到CR上从而激Ras。
C、G蛋白偶联受体(GPCR) 1、Gi → G → Shc 3、Gq/11 → PLC → PYK2 →Shc
→ PI3K → Shc
(三)受体
1、离子通道型受体:如nACh受
体,GABA受体等
2、G蛋白偶联受体: 7个跨膜螺旋结构。 膜外C端肽:肽链被多糖修饰; 跨膜区:膜外区是与配体结合部位; 膜内肽链N端是G蛋白偶联区,具有可 被磷酸化的丝/苏氨酸残基。
G蛋白耦联的膜受体有 500 个以上,
包括-和-肾上腺素受体,乙酰胆碱
视觉传导通过cGMP介导离子通道:视杆细胞
外段的cGMP门控Na+通道,在暗处,cGMP 含量升高,使Na+通道激活开放,Na+内流去 极化;光激活视紫红质受体后,激活Gt,增加 cGMP磷酸二脂酶活性,分解cGMP,使
cGMP浓度下降,cGMP激活的Na+通道关闭,
杆细胞超极化,形成感受器电位。
(二) 丝裂素活化蛋白激酶(Mitogen-
激酶、cGMP-依赖蛋白激酶、 Ca2+ 和
钙调蛋白-依赖蛋白激酶、二脂酰甘油
(DAG)激活的蛋白激酶C。
二、信号转导途径的类型
(一) G蛋白介导信号转导途径 (二) 丝裂素活化蛋白激酶途径 (三)JAK-STAT途径 (四)心房钠尿肽—鸟苷酸环化酶途径
(一) G蛋白介导信号转导途径
1、受体-G蛋白-cAMP-蛋白激酶A途径
3、受体-G蛋白-DAG/PKC途径
配体与受体结合激活 Gq,后者激活磷脂酶C
(PLC),水解磷脂酰二磷酸肌醇为IP3和
DAG,IP3使贮存的内Ca2+释放, Ca2+ 与钙 调素结合(CaM),形成CaM-Ca2+复合物, 再激活依赖CaM的蛋白激酶而发挥调节作用 。
②通过第二信使调节离子通道
抑制性配体与它的受体(如2受体)结 合,激活Gi,Gi抑制腺苷酸环化
酶活性。
PKA的功能:
激活磷酸化酶激酶(PhosK)使糖原分解;
增加心肌细胞Ca2+内流,加强心肌收缩
力;
调节转录因子;
cAMP激活Rap1,从而激活MAPK途径; PKA抑制Raf1,抑制MAPK途径。
2、受体-G蛋白-DAG/PKC途径
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