细胞信号转导及与相关疾病综述

细胞信号转导及与相关疾病综

——广医大李雪银孔颖诗郭欣仪张淑珍谭丞茵小组

摘要：由于细胞的信号转导功能就是机体生理功能调节的细胞和分子机制，所以信号转导通路及信号分子、信号分子间的以及信号通路间的相互

作用的改变，是许多人类疾病的分子基础，这已在癌症、动脉硬化、

心肌肥大、炎症疾病以及神经退行性疾病等发展的病理机制研究中取

得了显著进展。

关键词:信号转导，受体，配体，介导等

一、信号传导的概念：是指生物学信息（兴奋或抑制）在细胞间或细胞内

转换和传导，并产生生物效应的过程。信号转导的核心在于通过特定

信号通路进行生物信息的细胞内转换与传递过程并涉及对相关蛋白

质基因表达过程的调控。

二、信号转导的生理意义：1）其本质上就是细胞核分子水平的功能调节，

是机体生命活动中的生理功能调节的基础。2）信号转导中的信号指

的是生物学信号，可以是物理信号，如电、声光等，更多的是以化学

物质为载荷物体的化学信号，如激素、神经递质等。3）信号转导的

结果即生物效应是各式各样的，可为对靶细胞功能的硬性，或为对靶

细胞代谢、分化和生长发育的影响，甚至是对靶细胞形态结构和生存

状态等方面的影响。

三、与信号转导作用有关物质的概念与性质

1）受体：是指细胞中具有接受和转导信息功能的蛋白质，分布于细胞膜中的受体称为膜受体，位于细胞质内和核内的受体

则称之为胞质受体和核受体①离子通道型受体：是一种同时

具有受体和离子通道功能的蛋白质分子，属于化学门控通道，

他们接受的化学信号绝大多数是神经递质，激活后可引起离

子的跨膜流动。②G蛋白耦联受体：是指激活后作用于之耦

联的G蛋白，然后一发一系列以信号蛋白为主的级联反应而

完成跨膜信号转导的一类受体。③酶联型受体：是指自身就

具有酶的活性或能与酶结合的膜受体。④招募型受体：也是

单个跨膜受体，受体分子的胞内域没有任何酶的活性，故不

能进行生物信号的放大。⑤核受体：实质上是激素调控特定

蛋白质转录的一大类转录调节因子，包括类固醇激素，维生

素D3受体，甲状腺激素受体和维甲酸受体等。

2）配体：凡能与受体发生特异性结合的活性物质称之为配体

3）G蛋白耦联受体：是指激活后作用于与之耦联的G蛋白，然后引发一系列以信号为主的级联反应而完成跨膜信号转导的一类

受体。

4）G蛋白：是鸟苷酸结合蛋白的简称，是G蛋白耦联受体联系胞内信号通路的关键蛋白。

5）G蛋白效应器：是指G蛋白直接作用的靶标，包括效应器酶、膜离子通道以及膜转运蛋白等。

6）第二信使：是指激素、神经递质、细胞因子等细胞外信号分子（第一信使）作用于膜受体后产生的细胞内信号分子。

7）蛋白激酶：是一类将ATP分子上的磷酸基因转移到底物蛋白而产生蛋白磷酸化的酶类。

8）酶联型受体：是指其自身就具有酶的活性或能与酶结合的膜受体。这类受体的结构特点：每个受体分子只有一个跨膜区段，

其胞外结构域含有可结合配体的部位，而胞内结构域则具有酶

的活性或含能与酶结合的位点。

9）招募型受体：也是单个跨膜受体，受体分子的胞内没有任何的活性，故不能进行生物信号的放大。

10）核受体：由于胞质受体在于配体结合后，一般也要转入核内发挥作用，因而常把细胞内的受体统称为核受体。核受体实质上

是激素调控特定蛋白质转录的一大类转录调节因子。

四、离子通道型受体介导的信号转导

1)离子通道型受体本身就是离子通道当配体（激动剂）与受体结合时，

离子通道开放，细胞膜对特定离子的通透性增加，从而引起细胞电位

改变，表现出路径简单和速度快的特点。常见的非选择性的阳离子通

道受体有烟碱（N）型乙酰胆碱受体（nAChR）、谷氨酸促离子型受体

（ACh）等。

2）离子通道型受体介导的信号转导还包括电压门控通道和机械门控

通道。尽管电压门控通道和机械门控通道不称受体，但它们也能将接

受的物理信号转换成细胞膜电位改变，具有与化学门控通道类似的信

号功能，故也可归入离子通道型受体介导的信号转导中。与离子通道

型受体不同的只是接受的是电信号和机械信号，但它们也通过离子通

道的活动和跨膜离子电流将信号转导到细胞内。

五、G蛋白耦联受体介导的信号转导配体—受体—G蛋白—G蛋白效应

器—第二信使—功能效应

1）受体-G蛋白-AC- cAMP-PKA通路/ cAMP第二信使系统（关键信号

分子cAMP）

胞外信号分子（第一信使、配体）→G蛋白藕联受体→G S→腺苷酸环

化酶（AC）→环-磷酸腺苷（第二信使、cAMP）→蛋白激酶A （PKA）

→功能效应

该通路中的受体依据其所耦联的G蛋白类型不同，可发挥相互拮抗

的作用。若活化受体激活的G蛋白为家族中的某一亚型，这类G蛋

白活化后抑制腺苷酸环化酶活性，降低环一磷酸腺苷水平。另外，

cAMP除了通过PKA磷酸化下游蛋白而产生生物效应外，还可直接作

用于膜离子通道而产生信号转导作用。

2）受体-G蛋白-PLC-IP3-Ca2+和DG-PKC通路/IP3和DG第二信使系统（关

键信号分子IP3和DG）

胞外信号分子（第一信使）→G i或G q→磷脂酶C（PLC）→二磷酸磷

脂酰肌醇→三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油(DG)；三磷酸肌醇（IP3）至

内质网或肌质网钙离子释放和胞质中钙离子浓度升高。二酰甘油(DG)