第八章 细胞通讯和信号转导
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• 同一种结构域可以存在于不同的信号转导蛋白中。
但其一级结构有所不同，故与其他信号转导分子
的结合具有选择性，这是保证信号转导分子相互
作用特异性的基础
•结构域本身无催化活性
常见结构域
•SH2结构域：由约100个氨基酸组成，可以与上游信
号转导蛋白的磷酸酪氨酸结合。 •SH3结构域：由55—70个氨基酸组成，可以识别并结 合另一种信号转导蛋白中的富含脯氨酸域。 •PH结构域：由100-120个氨基酸组成，常与SH2、SH3
结构 跨膜区段数目 功能
寡聚体形成的 孔道 4个 离子通道
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 调节蛋白质功能 和表达水平，调节 和表达水平 细胞分化和增殖
2. 细胞内受体
•脂溶性化学信号，可以自由穿过细胞膜，与细 胞质基质或细胞核内的受体结合
•这些受体都是DNA结合蛋白，即基因表达的调控
胺、着嗅剂、促味剂。
肾上腺素 ＋受体
肾上腺素 · 受体复合物 激活Ｇ蛋白
磷酸化酶激酶ｂ PPi ATP 磷蛋白磷酸酶 PKA
ATP 磷酸化酶激酶ａ
激活AC
ATP cAMP
磷酸化酶ｂ
磷酸化酶ａ
H2O
PPi 磷蛋白磷酸酶 抑制物Ｉb PKA ATP 抑制物Ｉa
肾上腺素对糖 原代谢的影响
1. 细胞表面受体（膜受体）
存在于细胞质膜上的受体，绝大部分是镶嵌糖 蛋白。 根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：
离子通道受体，G蛋白偶联受体和单次跨膜受体。
（1）离子通道受体
• 受体本身是跨膜离子通道或其组成部分
• 受神经递质等化学信号调控
• 主要分布于突触后膜、运动终板
• 分为两类：阳离于通道受体和阴离子通道受体
化学信号通过与GPCR结合改变其结构。GPCR激活 三聚体G蛋白，后者通过效应酶改变细胞内第二信
使的浓度或分布。
第二信使作为变构剂改变靶酶或靶蛋白构象，从 而调控细胞代谢或基因表达。 不同的化学信号通过不同的GPCR改变不同第二信 使的浓度和分布，作用于不同的靶酶或靶蛋白，产
生不同的细胞应答。
（一）cAMP与蛋白激酶A介导的信号转导
旁细胞通讯
3.自分泌通讯
特点 化学信号作用于分泌细胞自身
作用时间较短。
例如：
某些生长因子等
自分泌通讯
二、受体
受体
是接收化学信号的分子，位于细胞膜上或细 胞内，能特异识别和结合化学信号，并把识别和
接受的信号准确无误地放大并传递到细胞内部，
进而引起生物学效应的糖蛋白质，个别是糖脂。 能与受体呈特异性结合的信号分子则称配体。
酸化和去磷酸化过程，使信号转导蛋白在两种构象之
间转换，实现信号转导。
1.蛋白激酶
• 蛋白激酶（PK）催化底物蛋白氨基酸的磷酸化。
磷酸基的供体主要是ATP。
• 由发现者根据酶的来源、结构或功能进行命名，
用三个英文字母表示，如PKA、PKC、Ste、JAK、Tee
和Fyn等
参与信号转导的常见蛋白激酶 • 蛋白激酶A（PKA） • 蛋白激酶C（PKC）
第八章
细胞通讯和信号转导
基础医学院生化教研室 赵丹玉
【目的要求】 ★细胞通讯、信号转导、受体的概念，细胞通讯方 式，信号转导的基本规律 ▲受体的种类，膜受体介导的信号转导途径
●细胞内关键信号转导分子，细胞内受体介导的信
号转导过程，信号转导研究的生物学意义
概
外界环境变化时
述
单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——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。
二、信号转导的基本机制
环境信号通过细胞通讯传递至靶细胞，通过
信号转导对靶细胞的代谢产生影响。
信号转导途径中应答环境信号的中间物称为
信号转导分子，也称细胞内信使。
信号分子的化学本质是小分子活性物质或大
分子蛋白质。
信号转导的基本机制 1.改变信号转导分子的浓度
小分子信号转导分子浓度改变 大分子信号转导蛋白浓度改变
• 离子通道受体介导的信号转导途径
• G蛋白偶联受体介导的信号转导途径
• 单次跨膜受体介导的信号转导途径
一、细胞内受体介导的信号转导途径
脂溶性激素(包括类固醇激素、甲状腺激素和维
甲酸)的细胞内受体属于核受体超家族，与激素结
合形成的复合物是转录因子。
核受体超家族分两类：一类受体以异二聚体形式
存在于细胞核内，另一类受体以同二聚体形式存在 于细胞质基质内，与激素结合后才进入细胞核。
素 、胰高血糖素、胰岛素、生长激素等
类固醇激素：性激素、皮质醇、醛固酮等 按激素受体的分布部位，分为 胞内受体激素: 甲状腺素、类固醇激素 胞膜受体激素: 除甲状腺素外其他的含氮激素
2.旁分泌通讯
特点
化学信号不进入血循环，通过扩散作用
到达附近的靶细胞 一般作用时间较短 例如 生长因子、前列腺素等。
• 蛋白激酶G（PKG）
• 细胞膜受体型蛋白酪氨酸激酶（RTK）
• 细胞质基质蛋白酪氨酸激酶（PTK）
• 促分裂原激活性蛋白激酶（MAPK）
2.蛋白磷酸酶
• 蛋白磷酸酶催化磷酸蛋白去磷酸化，与蛋白激酶 共同作用，使信号转导蛋白在两种构象之间转换，
实现信号转导
• 两类：蛋白丝氨酸／苏氨酸磷酸酶和蛋白酪氨酸
内分泌通讯的化学信号
旁分泌通讯的化学信号
自分泌通讯的化学信号
1.内分泌通讯
特点
化学信号由特殊分化的内分泌细胞分泌 （激素）
作用距离最远，通过血液循环到达靶细胞
其受体为膜受体或胞内受体
大多数作用时间较长
例如 胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等
内分泌通讯
按激素的化学组成，分为 含氮激素：肾上腺素、甲状腺、 促甲状腺激
分子基础
关键酶/功能蛋白
一、化学信号
环境信号主要是化学信号，此外还有各种物理
信号。细胞之间通过化学信号传递代谢信息。
化学信号作用于信号转导分子而触发信号转导，
与其直接结合的信号转导分子称为受体，化学信
Baidu Nhomakorabea
号则称为该受体的配体。
化学信号分子的种类
根据物理性质，可分为
脂溶性化学信号
水溶性化学信号
根据化学信号作用的距离范围，可分为
2. 细胞表面分子接触通讯
细胞膜表面分子作为细胞的标记和作用分子， 与周围细胞特异性地相互识别、相互作用和相互协 调，从而传递调控信息。
3. 化学信号通讯
细胞间进行远距离调控时 通过间接通讯方式。 一些细胞可分泌化学信号 至细胞外，化学信号作用于 靶细胞受体，与其结合，调 节靶细胞代谢。
化学信号通讯的一般步骤 上游分泌细胞合成并释放化学信号 化学信号转运到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 化学信号-受体复合物引起靶细胞产生效应 化学信号清除、细胞应答终止
磷酸酶
六、信号转导蛋白衔接的分子基础 ----结构域
• 信号转导蛋白包含由50-160个氨基酸构成的结构域 • 不同类型的结构域是信号转导分子相互识别、结合 和作用的位点 • 不同的信号转导蛋白通过这些结构域相互识别和作 用，构成不同的信号转导途径
信号转导蛋白的结构域的特点
• 一种信号转导蛋白一般含有两种以上的结构域
•Ras蛋白是最早发现且了解最多的小G蛋白，所以
小G蛋白又称为Ras超家族
•Ras蛋白是癌基因的表达产物，主要调控Ras-MAPK
信号转导途径
两类G蛋白的区别
⑴三聚体G蛋白直接与受体结合；小G蛋白不直接与 受体结合，而是通过衔接蛋白结合。
衔接蛋白是在信号转导途径中起连接作用的蛋白
质。它介导上游信号转导蛋白与下游信号转导蛋白 的结合，但本身没有酶活性。 (2)游离G的GTPase活性很高；而小G蛋白的GTPase 活性却很低，且受其他因子的调控
磷蛋白磷酸酶 PPi
（二）Ca2+与蛋白激酶C、钙调蛋白激酶介 导的信号转导
该途径以cAMP浓度升高而激活蛋白激酶A(PKA) 为主要特征，是激素调控细胞代谢或基因表达的
主要途径。
基本过程： 化学信号 GPCR Gs AC cAMP PKA 关键酶／功能蛋白 细胞效应
该转导途径由以下信号触发： 促肾上腺皮质激素释放激素、促肾上腺皮质激 素、卵泡刺激素、肾上腺素、胰高血糖素、促黑 激素、促甲状腺激素、5—羟色胺、多巴胺、组
蛋白，能与基因的调控序列结合，调控基因表达
•化学信号是肾上腺皮质激素、性激素、维生素
D3和维甲酸等
三、GTPase开关蛋白
•GTPase开关蛋白属于G蛋白，是分子开关。
•有两种构象：与GTP结合形成的活性构象，与
GDP结合形成的无活性构象。
•蛋白两种构象的转换由化学信号通过受体控制。
•有三聚体G蛋白和小G蛋白两类
核 受 体 介 导 的 信 号 转 导
二、离子通道受体介导的信号转导途径
作用于离于通道受体的化学信号都是神经递质， 包括乙酰胆碱、5—羟色胺、—氨基丁酸和甘氨酸
等。
触发信号转导的最终效应是改变细胞膜电位，即
将化学信号转换为电信号，从而调控细胞代谢。
乙酰胆碱受体循环
三、G蛋白偶联受体介导的信号转导途径
同时存在，可以与PIP2结合。
•PTB结构域：由约160个氨基酸组成。与磷酸酪氨酸
结合，但所结合的磷酸酪氨酸来自不同的基序。
•WW结构域：由35-40个氨基酸组成，含2个保守的色 氨酸(w)，能与富含脯氨酸的Pro-Pro-X-Tyr基序结合
PKB与PH结构域
第三节
主要信号转导途径
• 细胞内受体介导的信号转导途径
细胞通讯
细胞间识别、联络、作用和制约的过程。
信号转导 针对环境信号所发生的细胞应答过程。
第一节
基本原理
一、细胞通讯的基本方式
细胞间隙连接通讯
细胞表面分子接触通讯
化学信号通讯
1. 细胞间隙连接通讯
细胞间隙连接是在电
子显微镜下可观察到的
存在于相邻细胞间的膜
连接结构，其化学本质
是蛋白质，基本单位是 连接子。
1.三聚体G蛋白
•是G蛋白偶联受体的效应蛋白 •由G，G和G三种亚基组成 •信号分子作用于G蛋白偶联受体，后者变构，激活 三聚体G蛋白使其作用于下游信号转导分子，转导 信号
小G蛋白
三聚体G蛋白
2.小G蛋白
•小G蛋白广泛分布于各种组织细胞内，其构象和功
能均与G相似，是一类重要的功能蛋白
第二信使
第二信使 靶分子 cAMP cGMP DAG IP3 Ca2+ 蛋白激酶A 蛋白激酶G，离子通道 蛋白激酶C IP3门控Ca2+通道 蛋白激酶C，Ca2+-钙调蛋白依赖性蛋白 激酶
五、蛋白激酶和蛋白磷酸酶
•蛋白质的磷酸化和去磷酸化是信号转导途径最重要 的调控方式。 •人类基因组编码500多种蛋白激酶和100多种蛋白磷 酸酶。 •蛋白激酶和蛋白磷酸酶通过控制信号转导蛋白的磷
四、第二信使
许多化学信号(第一信使)与细胞膜受体结合， 触发细胞内产生小分子物质，这些物质称为第二
信使。
包括cAMP、cGMP、DAG、IP3和Ca2+等
作用是将环境信号转化为细胞内信号，并逐级
转导
特点
• 不位于能量代谢途径的中心 • 在细胞内的浓度或分布可以迅速改变 • 常作为变构剂作用于靶分子，特别是作用于一 些重要的蛋白激酶
2.改变信号转导蛋白的构象
化学修饰 变构调节
3.改变信号转导分子的定位
信号转导分子移位
三、信号转导的基本规律
• 细胞信号的发生和终止
• 信号转导过程的级联放大效应 • 信号转导途径的通用性 • 信号转导途径的特异性 • 细胞通讯网络的精密性
第二节
信号分子 受体 分子开关 催化产生第二信使的酶 第二信使 蛋白激酶/磷酸酶
白，称为单次跨膜受体。
•按照其结构特点进一步分成若干家族或亚家族：
细胞因子受体
蛋白酪氨酸激酶受体（RTK） 蛋白丝氨酸／苏氨酸激酶受体 鸟苷酸环化酶受体
三种膜受体的特点
特性
内源性配体
离子通道受体
神经递质
G蛋白偶联受体
单次跨膜受体
神经递质、激素、 生长因子 趋化因子、外源 细胞因子 刺激 单体 7个 激活G蛋白 具有或不具有催化 活性的单体 1个 激活蛋白酪氨酸激 酶
受体的功能
1.识别并结合信号分子（配体）
2.向细胞内甚至细胞核转导信号
将配体的信号进行转换，使之成为细胞内分子可
以识别的信号，并传递至其它分子，引起细胞的应
答
受体的分类
根据受体在细胞内的位置，可分为 细胞表面受体（膜受体）：水溶性信号分子和其它 细胞表面的信号分子，如生长因子、细胞因子等 细胞内受体：脂溶性信号分子，如类固醇激素、甲 状腺素、维甲酸等
离子通道受体
（2）G蛋白偶联受体
•向锚定于细胞膜胞质面的三聚体G蛋白传递信息 •一级结构含七个跨膜区，故又称为七次跨膜受体 •化学信号可以是神经递质、肽类激素、蛋白类激 素、脂质和核苷酸类小分子物质，此外还有味觉、 嗅觉和视觉信号
（3）单次跨膜受体
•生长因子和细胞因子的受体大都是单次跨膜糖蛋
但其一级结构有所不同，故与其他信号转导分子
的结合具有选择性，这是保证信号转导分子相互
作用特异性的基础
•结构域本身无催化活性
常见结构域
•SH2结构域：由约100个氨基酸组成，可以与上游信
号转导蛋白的磷酸酪氨酸结合。 •SH3结构域：由55—70个氨基酸组成，可以识别并结 合另一种信号转导蛋白中的富含脯氨酸域。 •PH结构域：由100-120个氨基酸组成，常与SH2、SH3
结构 跨膜区段数目 功能
寡聚体形成的 孔道 4个 离子通道
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 调节蛋白质功能 和表达水平，调节 和表达水平 细胞分化和增殖
2. 细胞内受体
•脂溶性化学信号，可以自由穿过细胞膜，与细 胞质基质或细胞核内的受体结合
•这些受体都是DNA结合蛋白，即基因表达的调控
胺、着嗅剂、促味剂。
肾上腺素 ＋受体
肾上腺素 · 受体复合物 激活Ｇ蛋白
磷酸化酶激酶ｂ PPi ATP 磷蛋白磷酸酶 PKA
ATP 磷酸化酶激酶ａ
激活AC
ATP cAMP
磷酸化酶ｂ
磷酸化酶ａ
H2O
PPi 磷蛋白磷酸酶 抑制物Ｉb PKA ATP 抑制物Ｉa
肾上腺素对糖 原代谢的影响
1. 细胞表面受体（膜受体）
存在于细胞质膜上的受体，绝大部分是镶嵌糖 蛋白。 根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：
离子通道受体，G蛋白偶联受体和单次跨膜受体。
（1）离子通道受体
• 受体本身是跨膜离子通道或其组成部分
• 受神经递质等化学信号调控
• 主要分布于突触后膜、运动终板
• 分为两类：阳离于通道受体和阴离子通道受体
化学信号通过与GPCR结合改变其结构。GPCR激活 三聚体G蛋白，后者通过效应酶改变细胞内第二信
使的浓度或分布。
第二信使作为变构剂改变靶酶或靶蛋白构象，从 而调控细胞代谢或基因表达。 不同的化学信号通过不同的GPCR改变不同第二信 使的浓度和分布，作用于不同的靶酶或靶蛋白，产
生不同的细胞应答。
（一）cAMP与蛋白激酶A介导的信号转导
旁细胞通讯
3.自分泌通讯
特点 化学信号作用于分泌细胞自身
作用时间较短。
例如：
某些生长因子等
自分泌通讯
二、受体
受体
是接收化学信号的分子，位于细胞膜上或细 胞内，能特异识别和结合化学信号，并把识别和
接受的信号准确无误地放大并传递到细胞内部，
进而引起生物学效应的糖蛋白质，个别是糖脂。 能与受体呈特异性结合的信号分子则称配体。
酸化和去磷酸化过程，使信号转导蛋白在两种构象之
间转换，实现信号转导。
1.蛋白激酶
• 蛋白激酶（PK）催化底物蛋白氨基酸的磷酸化。
磷酸基的供体主要是ATP。
• 由发现者根据酶的来源、结构或功能进行命名，
用三个英文字母表示，如PKA、PKC、Ste、JAK、Tee
和Fyn等
参与信号转导的常见蛋白激酶 • 蛋白激酶A（PKA） • 蛋白激酶C（PKC）
第八章
细胞通讯和信号转导
基础医学院生化教研室 赵丹玉
【目的要求】 ★细胞通讯、信号转导、受体的概念，细胞通讯方 式，信号转导的基本规律 ▲受体的种类，膜受体介导的信号转导途径
●细胞内关键信号转导分子，细胞内受体介导的信
号转导过程，信号转导研究的生物学意义
概
外界环境变化时
述
单细胞生物 —— 直接作出反应 多细胞生物 ——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。
二、信号转导的基本机制
环境信号通过细胞通讯传递至靶细胞，通过
信号转导对靶细胞的代谢产生影响。
信号转导途径中应答环境信号的中间物称为
信号转导分子，也称细胞内信使。
信号分子的化学本质是小分子活性物质或大
分子蛋白质。
信号转导的基本机制 1.改变信号转导分子的浓度
小分子信号转导分子浓度改变 大分子信号转导蛋白浓度改变
• 离子通道受体介导的信号转导途径
• G蛋白偶联受体介导的信号转导途径
• 单次跨膜受体介导的信号转导途径
一、细胞内受体介导的信号转导途径
脂溶性激素(包括类固醇激素、甲状腺激素和维
甲酸)的细胞内受体属于核受体超家族，与激素结
合形成的复合物是转录因子。
核受体超家族分两类：一类受体以异二聚体形式
存在于细胞核内，另一类受体以同二聚体形式存在 于细胞质基质内，与激素结合后才进入细胞核。
素 、胰高血糖素、胰岛素、生长激素等
类固醇激素：性激素、皮质醇、醛固酮等 按激素受体的分布部位，分为 胞内受体激素: 甲状腺素、类固醇激素 胞膜受体激素: 除甲状腺素外其他的含氮激素
2.旁分泌通讯
特点
化学信号不进入血循环，通过扩散作用
到达附近的靶细胞 一般作用时间较短 例如 生长因子、前列腺素等。
• 蛋白激酶G（PKG）
• 细胞膜受体型蛋白酪氨酸激酶（RTK）
• 细胞质基质蛋白酪氨酸激酶（PTK）
• 促分裂原激活性蛋白激酶（MAPK）
2.蛋白磷酸酶
• 蛋白磷酸酶催化磷酸蛋白去磷酸化，与蛋白激酶 共同作用，使信号转导蛋白在两种构象之间转换，
实现信号转导
• 两类：蛋白丝氨酸／苏氨酸磷酸酶和蛋白酪氨酸
内分泌通讯的化学信号
旁分泌通讯的化学信号
自分泌通讯的化学信号
1.内分泌通讯
特点
化学信号由特殊分化的内分泌细胞分泌 （激素）
作用距离最远，通过血液循环到达靶细胞
其受体为膜受体或胞内受体
大多数作用时间较长
例如 胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等
内分泌通讯
按激素的化学组成，分为 含氮激素：肾上腺素、甲状腺、 促甲状腺激
分子基础
关键酶/功能蛋白
一、化学信号
环境信号主要是化学信号，此外还有各种物理
信号。细胞之间通过化学信号传递代谢信息。
化学信号作用于信号转导分子而触发信号转导，
与其直接结合的信号转导分子称为受体，化学信
Baidu Nhomakorabea
号则称为该受体的配体。
化学信号分子的种类
根据物理性质，可分为
脂溶性化学信号
水溶性化学信号
根据化学信号作用的距离范围，可分为
2. 细胞表面分子接触通讯
细胞膜表面分子作为细胞的标记和作用分子， 与周围细胞特异性地相互识别、相互作用和相互协 调，从而传递调控信息。
3. 化学信号通讯
细胞间进行远距离调控时 通过间接通讯方式。 一些细胞可分泌化学信号 至细胞外，化学信号作用于 靶细胞受体，与其结合，调 节靶细胞代谢。
化学信号通讯的一般步骤 上游分泌细胞合成并释放化学信号 化学信号转运到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合 化学信号-受体复合物引起靶细胞产生效应 化学信号清除、细胞应答终止
磷酸酶
六、信号转导蛋白衔接的分子基础 ----结构域
• 信号转导蛋白包含由50-160个氨基酸构成的结构域 • 不同类型的结构域是信号转导分子相互识别、结合 和作用的位点 • 不同的信号转导蛋白通过这些结构域相互识别和作 用，构成不同的信号转导途径
信号转导蛋白的结构域的特点
• 一种信号转导蛋白一般含有两种以上的结构域
•Ras蛋白是最早发现且了解最多的小G蛋白，所以
小G蛋白又称为Ras超家族
•Ras蛋白是癌基因的表达产物，主要调控Ras-MAPK
信号转导途径
两类G蛋白的区别
⑴三聚体G蛋白直接与受体结合；小G蛋白不直接与 受体结合，而是通过衔接蛋白结合。
衔接蛋白是在信号转导途径中起连接作用的蛋白
质。它介导上游信号转导蛋白与下游信号转导蛋白 的结合，但本身没有酶活性。 (2)游离G的GTPase活性很高；而小G蛋白的GTPase 活性却很低，且受其他因子的调控
磷蛋白磷酸酶 PPi
（二）Ca2+与蛋白激酶C、钙调蛋白激酶介 导的信号转导
该途径以cAMP浓度升高而激活蛋白激酶A(PKA) 为主要特征，是激素调控细胞代谢或基因表达的
主要途径。
基本过程： 化学信号 GPCR Gs AC cAMP PKA 关键酶／功能蛋白 细胞效应
该转导途径由以下信号触发： 促肾上腺皮质激素释放激素、促肾上腺皮质激 素、卵泡刺激素、肾上腺素、胰高血糖素、促黑 激素、促甲状腺激素、5—羟色胺、多巴胺、组
蛋白，能与基因的调控序列结合，调控基因表达
•化学信号是肾上腺皮质激素、性激素、维生素
D3和维甲酸等
三、GTPase开关蛋白
•GTPase开关蛋白属于G蛋白，是分子开关。
•有两种构象：与GTP结合形成的活性构象，与
GDP结合形成的无活性构象。
•蛋白两种构象的转换由化学信号通过受体控制。
•有三聚体G蛋白和小G蛋白两类
核 受 体 介 导 的 信 号 转 导
二、离子通道受体介导的信号转导途径
作用于离于通道受体的化学信号都是神经递质， 包括乙酰胆碱、5—羟色胺、—氨基丁酸和甘氨酸
等。
触发信号转导的最终效应是改变细胞膜电位，即
将化学信号转换为电信号，从而调控细胞代谢。
乙酰胆碱受体循环
三、G蛋白偶联受体介导的信号转导途径
同时存在，可以与PIP2结合。
•PTB结构域：由约160个氨基酸组成。与磷酸酪氨酸
结合，但所结合的磷酸酪氨酸来自不同的基序。
•WW结构域：由35-40个氨基酸组成，含2个保守的色 氨酸(w)，能与富含脯氨酸的Pro-Pro-X-Tyr基序结合
PKB与PH结构域
第三节
主要信号转导途径
• 细胞内受体介导的信号转导途径
细胞通讯
细胞间识别、联络、作用和制约的过程。
信号转导 针对环境信号所发生的细胞应答过程。
第一节
基本原理
一、细胞通讯的基本方式
细胞间隙连接通讯
细胞表面分子接触通讯
化学信号通讯
1. 细胞间隙连接通讯
细胞间隙连接是在电
子显微镜下可观察到的
存在于相邻细胞间的膜
连接结构，其化学本质
是蛋白质，基本单位是 连接子。
1.三聚体G蛋白
•是G蛋白偶联受体的效应蛋白 •由G，G和G三种亚基组成 •信号分子作用于G蛋白偶联受体，后者变构，激活 三聚体G蛋白使其作用于下游信号转导分子，转导 信号
小G蛋白
三聚体G蛋白
2.小G蛋白
•小G蛋白广泛分布于各种组织细胞内，其构象和功
能均与G相似，是一类重要的功能蛋白
第二信使
第二信使 靶分子 cAMP cGMP DAG IP3 Ca2+ 蛋白激酶A 蛋白激酶G，离子通道 蛋白激酶C IP3门控Ca2+通道 蛋白激酶C，Ca2+-钙调蛋白依赖性蛋白 激酶
五、蛋白激酶和蛋白磷酸酶
•蛋白质的磷酸化和去磷酸化是信号转导途径最重要 的调控方式。 •人类基因组编码500多种蛋白激酶和100多种蛋白磷 酸酶。 •蛋白激酶和蛋白磷酸酶通过控制信号转导蛋白的磷
四、第二信使
许多化学信号(第一信使)与细胞膜受体结合， 触发细胞内产生小分子物质，这些物质称为第二
信使。
包括cAMP、cGMP、DAG、IP3和Ca2+等
作用是将环境信号转化为细胞内信号，并逐级
转导
特点
• 不位于能量代谢途径的中心 • 在细胞内的浓度或分布可以迅速改变 • 常作为变构剂作用于靶分子，特别是作用于一 些重要的蛋白激酶
2.改变信号转导蛋白的构象
化学修饰 变构调节
3.改变信号转导分子的定位
信号转导分子移位
三、信号转导的基本规律
• 细胞信号的发生和终止
• 信号转导过程的级联放大效应 • 信号转导途径的通用性 • 信号转导途径的特异性 • 细胞通讯网络的精密性
第二节
信号分子 受体 分子开关 催化产生第二信使的酶 第二信使 蛋白激酶/磷酸酶
白，称为单次跨膜受体。
•按照其结构特点进一步分成若干家族或亚家族：
细胞因子受体
蛋白酪氨酸激酶受体（RTK） 蛋白丝氨酸／苏氨酸激酶受体 鸟苷酸环化酶受体
三种膜受体的特点
特性
内源性配体
离子通道受体
神经递质
G蛋白偶联受体
单次跨膜受体
神经递质、激素、 生长因子 趋化因子、外源 细胞因子 刺激 单体 7个 激活G蛋白 具有或不具有催化 活性的单体 1个 激活蛋白酪氨酸激 酶
受体的功能
1.识别并结合信号分子（配体）
2.向细胞内甚至细胞核转导信号
将配体的信号进行转换，使之成为细胞内分子可
以识别的信号，并传递至其它分子，引起细胞的应
答
受体的分类
根据受体在细胞内的位置，可分为 细胞表面受体（膜受体）：水溶性信号分子和其它 细胞表面的信号分子，如生长因子、细胞因子等 细胞内受体：脂溶性信号分子，如类固醇激素、甲 状腺素、维甲酸等
离子通道受体
（2）G蛋白偶联受体
•向锚定于细胞膜胞质面的三聚体G蛋白传递信息 •一级结构含七个跨膜区，故又称为七次跨膜受体 •化学信号可以是神经递质、肽类激素、蛋白类激 素、脂质和核苷酸类小分子物质，此外还有味觉、 嗅觉和视觉信号
（3）单次跨膜受体
•生长因子和细胞因子的受体大都是单次跨膜糖蛋