细胞受体及重要的细胞信号转导途径

细胞受体类型、特点

及重要的细胞信号转导途径

学院：动物科学技术学院

专业：动物遗传育种与繁殖

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目录

1、细胞受体类型及特点 (3)

1.1离子通道型受体 (3)

1.2 G蛋白耦联型受体 (3)

1.3 酶耦联型受体 (3)

2、重要的细胞信号转导途径 (4)

2.1细胞内受体介导的信号传递 (4)

2.2 G蛋白偶联受体介导的信号转导 (5)

2.2.1激活离子通道的G蛋白偶联受体所介导的信号通路 (5)

2.2.2激活或抑制腺苷酸环化酶的G蛋白偶联受体 (5)

2.2.3 激活磷脂酶C、以lP3和DAG作为双信使 G蛋白偶联受体介导的信号通路

(6)

2.2 酶联受体介导的信号转导 (7)

2.2.1 受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路 (7)

2.2.2 P13K-PKB(Akt)信号通路 (8)

2.2.3 TGF-p—Smad信号通 (8)

2.2.4 JAK—STAT信号通路 (9)

1、细胞受体类型及特点

受体(receptor)是一种能够识别和选择性结合某种配体(信号分子)的大分子物质，

多为糖蛋白，一般至少包括两个功能区域，与配体结合的区域和产生效应的区域，当

受体与配体结合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程，最终表现为生物学效应。受体与配体问的作用具有3个主要特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。

根据靶细胞上受体存在的部位，可将受体分为细胞内受体(intracellular receptor)

和细胞表面受体(cell surface receptor)。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。细胞表面受体介导亲水性信号分子的信息传递，膜表面受

体主要有三类：①离子通道型受体(ion—channel—linked receptor)；②G蛋白耦联型

受体(G—protein—linked receptor)；③酶耦联的受体(enzyme—linked recep—tor)。

第一类存在于可兴奋细胞。后两类存在于大多数细胞，在信号转导的早期表现为激酶

级联事件，即为一系列蛋白质的逐级磷酸化，借此使信号逐级传送和放大。

1.1离子通道型受体

离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道(1igand—gated channel)，主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞，其信号分子为神经递质。神经递质

通过与受体的结合而改变通道蛋白的构象，导致离子通道的开启或关闭，改变质膜的

离子通透性，在瞬间将胞外化学信号转换为电信号，继而改变突触后细胞的兴奋性。如：乙酰胆碱受体以三种构象存在，两分子乙酰胆碱的结合可以使之处于通道开放构象，但该受体处于通道开放构象状态的时限仍十分短暂，在几十毫微秒内又回到关闭

状态。然后乙酰胆碱与之解离，受体则恢复到初始状态，做好重新接受配体的准备。

离子通道型受体分为阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体，和阴离子

通道。

1.2 G蛋白耦联型受体

三聚体GTP结合调节蛋白(trimeric GTP—binding regulatory protein)简称G蛋白，位于质膜胞质侧，由a、p、-／三个亚基组成，a和7亚基通过共价结合的脂肪酸链尾结合在膜上，G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用，当a亚基与GDP结

合时处于关闭状态，与GTP结合时处于开启状态，“亚基具有GTP酶活性，能催化所结合的ATP水解，恢复无活性的三聚体状态，其GTP酶的活性能被RGS(regulator of G protein signaling)增强。RGS也属于GAP(GTPase activating protein)。

G蛋白耦联型受体为7次跨膜蛋白(图10—6)，受体胞外结构域识别胞外信号分

子并与之结合，胞内结构域与G蛋白耦联。通过与G蛋白耦联，调节相关酶活性，在

细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内。G蛋白耦联型受体包括多种

神经递质、肽类激素和趋化因子的受体，在味觉、视觉和嗅觉中接受外源理化因素的

受体亦属G蛋白耦联型受体。

1.3 酶耦联型受体

酶耦联型受体(enzyme linked receptor)分为两类，其一是本身具有激酶活性，如

肽类生长因-子(EGF，PDGF，CSF等)受体；其二是本身没有酶活性，但可以连接非受

体酪氨酸激酶，如细胞因子受体超家族。这类受体的共同点是：①通常为单次跨膜蛋白；②接受配体后发生二聚化而激活，起动其下游信号转导。

已知酶耦联型受体有六类：①受体酪氨酸激酶；②酪氨酸激酶连接的受体；③受体酪氨酸磷脂酶；④受体丝氨酸／苏氨酸激酶；⑤受体鸟苷酸环化酶；⑥组氨酸激酶连接的受体(与细菌的趋化性有关)。

2、重要的细胞信号转导途径

2.1细胞内受体介导的信号传递

由于受体分子在细胞上存在部位的不同，因此其信号跨膜转导的方式也有不同。与细胞内受体相互作用的信号分子是一些亲脂性小分子，可以透过疏水性的质膜进入细胞内与受体结合而传播信号。类固醇(steroid)激素、视黄酸(retinoic acid)、维生素D和甲状腺素(thyroid hormone)的受体在细胞核内。这类信号分子与血清蛋白结合运输至靶组织并扩散跨越质膜进入细胞内，通过核孔与特异性核受体(nuclear receptor)结合形成激素一受体复合物并改变受体构象；激素一受体复合物与基因特殊调节区又称激素反应元件(hormone response element，HRE)结合，影响基因转录。类固醇激素诱导的基因活化通常分为两个阶段：①快速的初级反应阶段，直接激活少数特殊基因转录；②延迟的次级反应阶段，初级反应的基因产物再激活其他基因转录，对初级反应起放大作用。甲状腺素也是亲脂性小分子，作用机理与类固醇激素相同，但也有个别亲脂性小分子(如前列腺素)，其受体在细胞质膜上。

NO是一种具有自由基性质的脂溶性气体分子，可透过细胞膜快速扩散，作用邻近靶细胞发挥作用。由于体内存在O：及其他与NO发生反应的化合物(如超氧离子、血红蛋白等)，因而NO在细胞外极不稳定，其半衰期只有2～30 S，只能在组织中局部扩散，被氧化后以硝酸根(NO，一)或亚硝酸根(NO!一)的形式存在于细胞内外液中。血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞，NO的生成需要NO合酶的催化，以L一精氨酸为底物，以还原型辅酶1I(NADPH)作为电了．供体，等物质的量地生成NO和L一瓜氨酸。NO没有专门的储存及释放调节机制，作用于靶细胞NO的多少直接与NO的合成有关。NO这种可溶性气体作为局部介质在许多组织中发挥作用，它发挥作用的主要机制是激活靶细胞内具有鸟苷酸环化酶(G—cyclase，GC)活性的NO受体。内源性NO由NOS催化合成后，扩散到邻近细胞，与鸟苷酸环化酶活性中心的Fe 2+结合，改变酶的构象，导致酶活性增强和cGMP水平增高。cGMP的作用是通过cGMP依赖的蛋白激酶G(PKG)活化，抑制肌动一肌球蛋白复合物信号通路，导致血管平滑肌舒张(H 9 11)。此外，心房排钠肽(atrial natriuretic peptide，ANP)和某些多肽类激素与血管平滑肌细胞表面受体的结合，也会引发血管平滑肌舒张，这些细胞表面受体的胞质结构域也具有内源性鸟苷酸环化酶活性，通过类似的机制调节心肌的活动。NO对血管的影响可以解释为什么硝酸甘油(nitroglycerin)能用于治疗心绞痛，硝酸甘油在体内转化为NO，可舒张血管，从而减轻心脏负荷和心肌的需氧量。

NO也由许多神经细胞产生并传递信号，在参与大脑的学习记忆生理过程中具有重要作用。大脑海马某些区域在受到重复刺激后可产生一种持续增强的突触效应，称为长时程增强作用(10ng-term potentiation，LTP)，是学习和记忆的分子基础。LTP的产生涉及神经元间突触连接重构，这一过程既需要突触前神经元释放神经递质作用于突触后膜，也需要突触后神经元将信息、反馈到突触前膜，NO就充当了这一逆行信使的角色。NO作为LTP 的逆行信使弥散至突触前末梢，刺激谷氨酸递质不断释放，从而对LTP效应的维持起促进作用。