细胞信号转导异常与疾病ppt课件
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第十二章细胞的信号转导ppt课件
医学细胞生物学
细胞的信号转导
Ligand
Receptor
Ion channel
Receptor
Kinase
Second messenger
Transcription factor
Gene Transcription
医学细胞生物学
第一节 细胞外信号
医学细胞生物学
化 学 信 号 分 子 的 类 型
Gs：刺激性G蛋白； Rs Gi：抑制性G蛋白；Ri Gt：与激活磷酯酶C的受体偶联； Go：与控制Ca2+通道的受体偶联； Gp：与激活磷酸二酯酶的受体偶联；
医学细胞生物学
第二节 受体
• G蛋白：
Ligand GTP
ab
PLC
g
GDP
AC
医学细胞生物学
第二节 受体
医学细胞生物学
第二节 受体
• 3.酪氨酸蛋白激酶受体： • 一条单次跨膜的多肽链 • 配体结合区域为胞外区 • 胞内区具有酪氨酸激酶
后作用于 Ras蛋白、AC和多种磷脂酶等。 • 2. 非受体型PTK： • 1）具有SH2/SH3结构域，游离于胞质中 • 2）与非催化型的受体耦联 • 3）与受体结合后被激活，进一步激活下游蛋白，
如STAT转录因子家族。
医学细胞生物学
第四节 信号转导与蛋白激酶
• 三、丝氨酸/苏氨酸激酶（STK） • 通过变构激活丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化 • 磷酸化调节有放大级联效应，可逆性 • 作用底物：PKA(protein kinase A)、PKC、
神经传导、激素作用过程和感觉细胞中广 泛发挥作用
医学细胞生物学
G-protein
（Gliman和Rodbell，1994对G蛋白研究获诺贝尔奖）。
分子肿瘤学5细胞信号转导与肿瘤课件
与 IKKβ）复合物，引起IκB蛋白特异丝氨酸位点 的磷
酸化（ IKKα Ser32 、Ser36 ，IKKβ Ser19 、
Ser23） ，磷酸化IκB从三聚体中解离下来并泛素化降
解，暴露p50亚基的核定位序列及p65亚基的DNA结
合位点，使NFκB活化可以从胞浆移位至细胞核与
DNA特异位点相结合，参与转录进程。
分子肿瘤学5细胞信号转导与肿瘤
课件
3、 NFκB 活化
（1）NFκB活化通路
静息状态下， NFκB在胞质中以同源或异源二聚体
的形式与抑制蛋白I kB结合,呈无活性状态。在外界因
素如脂多糖（LPS
1（IL1）、肿瘤坏死因
子（TNFα）的刺激下，受体与配体结合，进而激活
NFκB 诱导性激酶（NIK），进而激活IκB激酶（IKKα
分子肿瘤学5细胞信号转导与肿瘤 课件
2、NFκB的结构特点
NFκB 5个成员都有一个高度保守的Rel同源 结构源（Rel homology domain,RHD），内 含DNA结合区、蛋白二聚体化区、NFκB的抑 制蛋白（IκB）结合区及核定位信号。其中p50， p52分别来源于前体蛋白p105，p100，它们 的C端包含锚蛋白重复序列；而RelA，RelB及 c-Rel的C端含有反式激活区域。 NFκB在DNA 的特异性结合位点称κB位点，其核心结合序列 为GGGACTTCC， NFκB家族成员的κB位点略 有差异。
分子肿瘤学5细胞信号转导与肿瘤 课件
（二） NFκB信号转导通路的异常与 肿瘤的发生与发展
大量研究表明,IKK/ I kB /NF-κB信号转导通 路的异常可以促进肿瘤的发生发展.许多炎症因 子、致癌剂、促癌剂和肿瘤微环境都可以激活 NF-κB.NF-κB蛋白本身和其调控的蛋白与肿瘤 的发生、增殖、抗凋亡、侵袭、血管生成和转 移有关。在多种肿瘤中NF-κB都处于持续性激 活状态。
细胞信号转导异常与疾病(ppt)
细胞信号：
• 生物细胞所接受是的信号既可以物理信号（光、 热、电流），也可以是化学信号，但是在有机 体间和细胞间的通讯中最广泛的信号是化学信 号。
• 化学信号一般通过受体起作用，故又称为配体 （ligand），从产生和作用方式来看可分为内 分泌激素、神经递质、局部化学介导因子和气 体分子等。
• 一种配体常可以有两种以上的受体。
细胞信号转导异常 与疾病(ppt)
（优选）细胞信号转导异常与 疾病
Cell signal transduction
signal
cell
Biological change
Proliferation Differentiation
Metabolism Function Stress Apoptosis
GDP
G
GTP
G
◆ G蛋白激活：GTP与Gα相结合 ◆ G蛋白失活：GTP酶水解GTP
激活态和失活态可以相互转化。
G蛋白活性的调节
受体
GDP
GDP G
G
GTP
效应蛋白 G
效应蛋白
GTP G
• G蛋白与激活态G蛋白的相互转换，在信号转 导的级联反应中起着分子开关的作用。当 GPCR被配体激活后， G 上的GDP被GTP所 取代，这是G蛋白激活的关键步骤。
oror lossdisease
第一节 细胞信号转导的概述
细胞信号转导的概念：（concept）
细胞通过位于胞膜或胞内的受体感受胞外信号分子的刺激， 经细胞内信号转导系统转换而影响其生物学功能的过程。
signal
cell
Biological change
Proliferation Differentiation
《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。
细胞信号转导异常与疾病
2、受体（receptor）
概念：一种能够识别和选择性结合某种配体 （信号分子）并产生特定生物学效应的大 分子物质。
特点：
1）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;
2）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;
3）受体与配体间的作用具有三个主要特征：①特 异性；②饱和性；③高亲和力。
化学通讯可分为4类：
二、信号转导（signal transduction）：
指受体或能接受信号的其他成分（离子通道 和细胞粘附分子）与信号作用，影响细胞内信 使的变化，进而引起细胞应答反应的一系列过 程。
❖ 不同信号转导通路之间存在交互通话(cross talk)
细胞间的通讯与信号转导的作用：
血管紧张素受体、缓激肽受体、血管加压素受 体
❖光子受体：第二信使cGMP
G蛋白转导素
核受体
1）这类受体在细胞内与配基结合后移入细 胞核，配基受体复合物在核内直接影响基 因表达。
2）包括糖皮质激素受体、维生素D受体、 视黄酸受体、甲状腺素受体等。
3、细胞反应
1）基因表达 2）DNA合成激活 3）蛋白质合成改变 4）细胞骨架重排 5）离子通透性变化 6）细胞代谢酶变化
(immediate early gene)，如c-fos，c-jun的表达。
二是某些信号如甾体激素可直接进入细胞与细胞内或核 内作为转录因子的核受体结合，后者激活后通过调节靶基 因的表达产生生物效应。
4、细胞信号的功能：
1）细胞生长 2）细胞分裂 3）细胞分化 4）细胞凋亡 5）细胞应激适应 6）细胞功能协同
细胞信号转导异常与疾病
Cell Signal Transduction and Disease
细胞信号转导PPT演示课件
Department of Biochemistry & Molecular Biology
甾体激素NR
类别
非甾体激素NR
Байду номын сангаас孤儿NR
被领养的孤儿NR
未被领养的孤儿NR （配体不明或不需要）
NR的分类
成员 糖皮质激素受体 盐皮质激素受体
雄激素受体 雌激素受体 孕激素受体 甲状腺激素受体
维甲酸受体
维生素D3 受体
配体 糖皮质激素 盐皮质激素
雄激素 雌激素 孕激素 甲状腺激素
全反式维甲酸
维生素D3
PPARα PPARγ PPARβ/δ
FXR LXRs PXR RXRs CAR RORs HNF4 ERR SXR SF-1 COUP-TFs GCNF Nor1 Nurr1 Nurr77 PNR TR2/4 Rev-erbs TLX
Clinical tips
➢Why glucocorticoid( 糖 皮 质 激 素 ) can promote glyconeogenesis(糖异生) in hypoglycaemia(低血糖)？
➢Why thyroxin deficiency can result in cretinism(呆小 症 ), and much higher level of thyroxin is closely associated with the hypermetabolism( 高 代 谢 ) in hyperthyroidism (甲亢)?
domain（配体依赖性转录激活功能域）
Nomenclature of NR
➢ 1999年，NR命名委员会根据NR的C和E结构域的同源性对NR 进行了系统命名，用NRXYZ来表示，其中NR表示核受体，X 和Z是阿拉伯数字，Y是大写英文字母。X代表NR的亚家族， Y代表亚家族中的组别，Z代表组别中的成员。 例如：FXR:NR1H4; LXRα:NR1H3; LXRβ:NR1H2.
甾体激素NR
类别
非甾体激素NR
Байду номын сангаас孤儿NR
被领养的孤儿NR
未被领养的孤儿NR （配体不明或不需要）
NR的分类
成员 糖皮质激素受体 盐皮质激素受体
雄激素受体 雌激素受体 孕激素受体 甲状腺激素受体
维甲酸受体
维生素D3 受体
配体 糖皮质激素 盐皮质激素
雄激素 雌激素 孕激素 甲状腺激素
全反式维甲酸
维生素D3
PPARα PPARγ PPARβ/δ
FXR LXRs PXR RXRs CAR RORs HNF4 ERR SXR SF-1 COUP-TFs GCNF Nor1 Nurr1 Nurr77 PNR TR2/4 Rev-erbs TLX
Clinical tips
➢Why glucocorticoid( 糖 皮 质 激 素 ) can promote glyconeogenesis(糖异生) in hypoglycaemia(低血糖)？
➢Why thyroxin deficiency can result in cretinism(呆小 症 ), and much higher level of thyroxin is closely associated with the hypermetabolism( 高 代 谢 ) in hyperthyroidism (甲亢)?
domain（配体依赖性转录激活功能域）
Nomenclature of NR
➢ 1999年，NR命名委员会根据NR的C和E结构域的同源性对NR 进行了系统命名，用NRXYZ来表示，其中NR表示核受体，X 和Z是阿拉伯数字，Y是大写英文字母。X代表NR的亚家族， Y代表亚家族中的组别，Z代表组别中的成员。 例如：FXR:NR1H4; LXRα:NR1H3; LXRβ:NR1H2.
第12章 细胞信号转导(共63张PPT)
coupled receptor，GPCR）。
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
一条肽链糖蛋白 信息传递步骤： 激素与受体结合
受体蛋白的构象改变调节G 蛋白的活性
促进蛋白激酶活性，产生生 物学效应（细胞代谢、基因 转录的调控）
胞质内第二 信使浓度增 加
细胞膜上的酶活
化（AC 等）
❖ G蛋白偶联受体(G-protein coupled receptors, GPCR ）作为人类 基因组编码的最大类别膜蛋白超家族，有800多个家族成员，与 人体生理代谢几乎各个方面都密切关联。它们的构象高度灵活， 调控非常复杂，天然丰度很低。
成纤维细胞生长因子(FGF)
血管内皮生长因子(VEGF)
功能：
配体受体结合
受体蛋白质 构象改变
使底物磷酸化，与细胞的增殖、 分化、癌变有关。
（存在自身磷酸化位点，调节酪 氨酸激酶活性）
（二）细胞内受体结构特征
❖ 胞内受体通常为由400～1000个氨基酸组成的单体蛋白，包括四个区域：
❖ ①高度可变区：位于N末端的氨基酸序列高度可变，长度不一，具有转录激活功能。 ❖ ②DNA结合区：其DNA结合区域由66～68个氨基酸残基组成，富含半胱氨酸残基
❖ ③PKA对基因表达的调节作用
表12-2PKA对底物蛋白的磷酸化作用
底物蛋白 核中酸性蛋白质 核糖体蛋白 细胞膜蛋白
微管蛋白 心肌肌原蛋白 心肌肌质网膜蛋白 肾上腺素受体蛋白β
磷酸化的后果
生理意义
加速转录
促进蛋白质合成
加速翻译
促进蛋白质合成
膜蛋白构象及功能改变 构象及功能改变
改变膜对水及离子的通 透性
，具两个锌指结构，由此可与DNA结合。 ❖ ③铰链区：为一短序列，可能有与转录因子相互作用和触发受体向核内移动的
细胞信号转导异常与疾病-PPT文档
如：糖皮质激素受体；性激素受体；甲状腺素受体等。
一、细胞信号转导的过程 （二）细胞信号的接受和转导
2.细胞信号转导的基本过程
受体 信号转导 生物效应
信息分子 信号分子
细胞内信号转导
细胞膜
膜受体介导的跨膜信号转导 核受体介导的信号转导
跨膜信号转导
Transmembrane signal transduction
（一）遗传性受体病
(Genetic disorders of receptor)
3、非受体酪氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径
G H
GH receptor
JAK
JAK
STAT
P STAT
STAT
P STAT
Target gene
Growth hormone receptor signaling through the JAK/STAT pathway
4、丝/苏氨酸蛋白激酶型受体
一、细胞信号转导的过程 （二）细胞信号的接受和转导
1.细胞受体 受体是指细胞或细胞内一些能与细胞 外信号分子相互作用的分子（蛋白质， 糖脂等）。 （1）膜受体：一般是跨膜糖蛋白，具有 膜外区、跨膜区和细胞内区。 如G蛋白偶联受体家族等 （2）核受体
核受体(Nuclear receptor)
位于胞浆或核内的受体，激活后作 为转录因子，在核内调节靶基因的转录 活性，从而诱发细胞特定的应答反应。
一、细胞外信号发放异常
（一）体内神经和体液因子分泌异常增多或减少
如嗜铬细胞瘤分泌儿茶酚胺
（二）病理性或损伤性刺激 1、病原体及其产物的刺激 Toll样受体
2、导致细胞损伤的理化刺激如多环芳烃使小鼠k-Ras突变，GTP酶突变
二、受体异常
一、细胞信号转导的过程 （二）细胞信号的接受和转导
2.细胞信号转导的基本过程
受体 信号转导 生物效应
信息分子 信号分子
细胞内信号转导
细胞膜
膜受体介导的跨膜信号转导 核受体介导的信号转导
跨膜信号转导
Transmembrane signal transduction
（一）遗传性受体病
(Genetic disorders of receptor)
3、非受体酪氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径
G H
GH receptor
JAK
JAK
STAT
P STAT
STAT
P STAT
Target gene
Growth hormone receptor signaling through the JAK/STAT pathway
4、丝/苏氨酸蛋白激酶型受体
一、细胞信号转导的过程 （二）细胞信号的接受和转导
1.细胞受体 受体是指细胞或细胞内一些能与细胞 外信号分子相互作用的分子（蛋白质， 糖脂等）。 （1）膜受体：一般是跨膜糖蛋白，具有 膜外区、跨膜区和细胞内区。 如G蛋白偶联受体家族等 （2）核受体
核受体(Nuclear receptor)
位于胞浆或核内的受体，激活后作 为转录因子，在核内调节靶基因的转录 活性，从而诱发细胞特定的应答反应。
一、细胞外信号发放异常
（一）体内神经和体液因子分泌异常增多或减少
如嗜铬细胞瘤分泌儿茶酚胺
（二）病理性或损伤性刺激 1、病原体及其产物的刺激 Toll样受体
2、导致细胞损伤的理化刺激如多环芳烃使小鼠k-Ras突变，GTP酶突变
二、受体异常
第二章细胞的信号转导ppt课件
6
化学门控离子通道示意图-Ach受体阳离子通道
神经肌肉接头 乙酰胆硷 神经突触 谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
9
（二）电压门控离子通道 1、涵义
接受电信号的受体，通过通道的开、关 和离子跨膜流动将信号转导到细胞内部。 2、信号转导过程
刺激 细胞膜电位的变化 电
压门控离子通道开放或关闭
离子内流或外流
第二节 细胞的信号转导
1
信号: 含有信息内容的一种物质或刺激 信号的类型：
➢化学信号：激素, 递质, 细胞因子 ➢机械信号：声音 ➢电磁信号：光 ➢电信号： 电流
2
◆ 跨膜信号转导概念 指外界信号（化学分子、光、声音等）作
用于细胞膜表面的受体，引起膜结构中一种或 多种特殊蛋白质构型改变，将外界环境变化的 信息以新的信号形式传递到膜内，再引发靶细 胞功能改变。
新信号形成
10
Na+通道和K+通道通道作用示意图
11
（三）机械门控通道
1、涵义 细胞表面膜存在的能感受机械性刺
激并引起细胞功能改变的通道样结构。
2、实例及信号转导过程
1）实例：前庭和耳蜗的毛细胞的静纤毛
2）信号转导过程： 机械信号（声）
静纤毛偏曲
机械门控离子通道开放 离子内流
膜电位变化
12
二、G-蛋白耦联受体介导的信号转导
酶耦联受体特点： ➢ 受体只有一次跨膜α-螺旋。 ➢ 受体分子的胞质侧自身具有酶的活性， 可直接激活胞质中酶。
酶藕联受体的类型 ：
酪氨酸激酶受体
酪氨酸激酶结合型受体
鸟苷酸环化酶受体
24
（一）酪氨酸激酶受体（TKR) 特点：
➢ 膜外侧-配位体结合点 ➢ 胞质侧-酪氨酸激酶结构域 ➢ 受体与酶是同一蛋白分子
化学门控离子通道示意图-Ach受体阳离子通道
神经肌肉接头 乙酰胆硷 神经突触 谷氨酸，门冬氨酸，甘氨酸
9
（二）电压门控离子通道 1、涵义
接受电信号的受体，通过通道的开、关 和离子跨膜流动将信号转导到细胞内部。 2、信号转导过程
刺激 细胞膜电位的变化 电
压门控离子通道开放或关闭
离子内流或外流
第二节 细胞的信号转导
1
信号: 含有信息内容的一种物质或刺激 信号的类型：
➢化学信号：激素, 递质, 细胞因子 ➢机械信号：声音 ➢电磁信号：光 ➢电信号： 电流
2
◆ 跨膜信号转导概念 指外界信号（化学分子、光、声音等）作
用于细胞膜表面的受体，引起膜结构中一种或 多种特殊蛋白质构型改变，将外界环境变化的 信息以新的信号形式传递到膜内，再引发靶细 胞功能改变。
新信号形成
10
Na+通道和K+通道通道作用示意图
11
（三）机械门控通道
1、涵义 细胞表面膜存在的能感受机械性刺
激并引起细胞功能改变的通道样结构。
2、实例及信号转导过程
1）实例：前庭和耳蜗的毛细胞的静纤毛
2）信号转导过程： 机械信号（声）
静纤毛偏曲
机械门控离子通道开放 离子内流
膜电位变化
12
二、G-蛋白耦联受体介导的信号转导
酶耦联受体特点： ➢ 受体只有一次跨膜α-螺旋。 ➢ 受体分子的胞质侧自身具有酶的活性， 可直接激活胞质中酶。
酶藕联受体的类型 ：
酪氨酸激酶受体
酪氨酸激酶结合型受体
鸟苷酸环化酶受体
24
（一）酪氨酸激酶受体（TKR) 特点：
➢ 膜外侧-配位体结合点 ➢ 胞质侧-酪氨酸激酶结构域 ➢ 受体与酶是同一蛋白分子
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转导。此时，Gα与Gβγ又结合成无活性的三聚体。
人民卫生出版社
病理生理学
18
G蛋白的活性调控
G蛋白循环示意图
人民卫生出版社
G蛋白活性调节示意图
病理生理学
19
G蛋白的介导途径
NE
membrance
AdR
人民卫生出版社
γβ α
GDP
GTP
G protein
病理生理学
AC ATP cAMP
20
（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）
人民卫生出版社
病理生理学
4
组成
上游成分（受体识别）：受体或能接受信号的其 他成分
中游成分（信号传递）：细胞内信号转导通路 下游成分（细胞内效应）：通路作用的终端效应器
人民卫生出版社
病理生理学
5
基本过程
（一）信号的接受和转导 1.细胞信号 （1）按信号的性质分 1）物理信号：光、电、机械、环境应激 2）化学信号：A 体液因子
AT-Ⅱ受体 PIP2
а1-受体 Gqa→⊕PLCβ→
ET-受体
IP3→⊕ 肌浆网膜Ca2+通道
SM释放Ca2+↑→与钙调蛋白结合→⊕钙调蛋白激酶(CaMPK)→ 效应靶蛋白磷酸化 转录因子磷酸化→靶基因转录
人民卫生出版社
病理生理学
25
（三）DG-蛋白激酶C途径（DG-PKC）
AT-Ⅱ受体 PIP2
人民卫生出版社
病理生理学
13
（三）信号的终止
受体与配体的分离 受体的下调（受体数量↓）：膜受体的内化降解 受体的减敏（受体亲和性↓）：膜受体的脱磷酸化
（蛋白磷酸酶作用） G蛋白的失活：GTP酶的水解
人民卫生出版社
病理生理学
14
G蛋白偶联受体介导的信号转导途径
G蛋白的概述
概念：指可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合的蛋白质 家族
病理生理学
7
基本过程
（一）信号的接受和转导 2.细胞受体 （1）膜受体 占大多数 （2）浆受体 （3）核受体
人民卫生出版社
病理生理学
8
膜受体包括
G蛋白偶联受体家族（GPCR） 酪氨酸蛋白激酶型受体或受体酪氨酸激酶家族（RTK） 细胞因子受体超家族 丝/苏氨酸蛋白激酶型受体家族（PSTK） 死亡受体家族 离子通道型受体 鸟苷酸环化酶受体 黏附分子
cAMP对PKA的调节作用
人民卫生出版社
病理生理学
21
（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）
β-受体
Gs→⊕AC→ cAMP↑→⊕PKA→效应靶蛋白磷酸化↑
IRG-受体
↓
转录因子磷酸化↑→靶基因转录↑
AT-II受体 а2-受体
⊙ Gi→ AC→cAMP↓→ PKA→效应靶蛋白磷酸化↓
⊙
人民卫生出版社
病理生理学
9
细胞信号转导过程
是由细一系列信号转导蛋白的构象、活性或功能
变化来实现的，信号转导蛋白通常具有活性和非 活性形式，控制信号转导蛋白活性的方式有：
通过配体调节 通过G蛋白调节 通过可逆磷酸化调节
人民卫生出版社
病理生理学
10
（二）信号对靶蛋白的调节
信号转导通路对靶蛋白调节的最重要的方式是 可逆性的磷酸化调节
分类：①由α、β和γ亚单位组成的异三聚体 ②小分子G蛋白（只具有G蛋白α亚基的功能）
人民卫生出版社
病理生理学
15
结构
G蛋白偶联受体（G protein coupling
receptors，GPCR）系7次跨膜受体。
人民卫生出版社
病Hale Waihona Puke 生理学16G蛋白的活性调控
G蛋白通过与GTP结 合（激活态）和 GDP结合（失活态） 状态的转换导致信 号的转导或终止。
G蛋白分子开关
人民卫生出版社
病理生理学
17
G蛋白的活性调控
当G蛋白偶联受体被配体激活后，Gα上的GDP为 GTP所取代，这是G蛋白激活的关键步骤。此时G
蛋白解离成GTP-Gα和Gβγ两部分，它们可分别与
效应蛋白作用，直接改变其功能，如离子通道的 开闭；或通过产生第二信使影响细胞的反应。 Gα上的GTP酶水解GTP，终止G蛋白介导的信号
人民卫生出版社
病理生理学
12
（二）信号对靶蛋白的调节
跨膜信号转导通路还可通过对转录因子的可逆磷 酸化修饰调节转录因子的活性： （1）促进原存在于胞浆的转录因子（NF-кB等） 的激活和核转位 （2）增强核内转录因子（AP-1等）与DNA的结 合能力 （3）提高转录因子（CREB等）的转录活性，调节 基因表达，进而调节细胞的增殖、分化和凋亡等
M2-受体
↓
转录因子磷酸化↓→靶基因转录↓
人民卫生出版社
病理生理学
22
（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）
cAMP介导的PKA通路活化（抑制）作用
人民卫生出版社
病理生理学
23
（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）
人民卫生出版社
病理生理学
24
（二）IP3-钙调蛋白激酶途径（IP3-CaMPK）
а1-受体 Gqa→⊕PLCβ →
ET-受体
DG →⊕ 细胞膜Ca2+通道
Ca2+内流↑→⊕蛋白激酶C（PKC）→效应靶蛋白磷酸化
↓
转录因子磷酸化→靶基因转录
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病理生理学
26
酪氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径
酪氨酸蛋白激酶（Tyrosine protein kinase，TPK）
病理生理学
1
病理生理学
细胞信号转导异常与疾病
（Abnormal cell signal transduction and disease）
人民卫生出版社
病理生理学
2
第一节 概述
人民卫生出版社
病理生理学
3
概念
cell signal transduction：细胞通过位于胞膜或
胞内的受体感受胞外信息分子的刺激，经复杂的 细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能 的过程。
B 气味因子 C 细胞的代谢产物 D 进入体内的药物、毒物
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病理生理学
6
基本过程
（一）信号的接受和转导 1.细胞信号 （2）按信号引起的细胞生物效应分 1）调节细胞增殖的信号 2）促进细胞分化的信号 3）促进细胞凋亡的信号 4）调节细胞代谢、功能的信号 5）诱发细胞应激反应的信号
人民卫生出版社
1.经可逆磷酸化快速调节效应蛋白活性 2.经调控基因表达产生较为缓慢的生物效应
人民卫生出版社
病理生理学
11
（二）信号对靶蛋白的调节
信号转导通路中激活的蛋白激酶（如PKA、PKC、 MAPK家族成员等）或磷酸酶能通过对各种效应蛋 白（如代谢酶、离子通道、离子泵、运输蛋白、 骨架蛋白等）进行可逆的磷酸化修饰，快速调节 它们的活性和功能，导致神经的兴奋和抑制、肌 肉的收缩、离子的转运、代谢变化等效应
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病理生理学
18
G蛋白的活性调控
G蛋白循环示意图
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G蛋白活性调节示意图
病理生理学
19
G蛋白的介导途径
NE
membrance
AdR
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γβ α
GDP
GTP
G protein
病理生理学
AC ATP cAMP
20
（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）
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病理生理学
4
组成
上游成分（受体识别）：受体或能接受信号的其 他成分
中游成分（信号传递）：细胞内信号转导通路 下游成分（细胞内效应）：通路作用的终端效应器
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病理生理学
5
基本过程
（一）信号的接受和转导 1.细胞信号 （1）按信号的性质分 1）物理信号：光、电、机械、环境应激 2）化学信号：A 体液因子
AT-Ⅱ受体 PIP2
а1-受体 Gqa→⊕PLCβ→
ET-受体
IP3→⊕ 肌浆网膜Ca2+通道
SM释放Ca2+↑→与钙调蛋白结合→⊕钙调蛋白激酶(CaMPK)→ 效应靶蛋白磷酸化 转录因子磷酸化→靶基因转录
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病理生理学
25
（三）DG-蛋白激酶C途径（DG-PKC）
AT-Ⅱ受体 PIP2
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病理生理学
13
（三）信号的终止
受体与配体的分离 受体的下调（受体数量↓）：膜受体的内化降解 受体的减敏（受体亲和性↓）：膜受体的脱磷酸化
（蛋白磷酸酶作用） G蛋白的失活：GTP酶的水解
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病理生理学
14
G蛋白偶联受体介导的信号转导途径
G蛋白的概述
概念：指可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合的蛋白质 家族
病理生理学
7
基本过程
（一）信号的接受和转导 2.细胞受体 （1）膜受体 占大多数 （2）浆受体 （3）核受体
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病理生理学
8
膜受体包括
G蛋白偶联受体家族（GPCR） 酪氨酸蛋白激酶型受体或受体酪氨酸激酶家族（RTK） 细胞因子受体超家族 丝/苏氨酸蛋白激酶型受体家族（PSTK） 死亡受体家族 离子通道型受体 鸟苷酸环化酶受体 黏附分子
cAMP对PKA的调节作用
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病理生理学
21
（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）
β-受体
Gs→⊕AC→ cAMP↑→⊕PKA→效应靶蛋白磷酸化↑
IRG-受体
↓
转录因子磷酸化↑→靶基因转录↑
AT-II受体 а2-受体
⊙ Gi→ AC→cAMP↓→ PKA→效应靶蛋白磷酸化↓
⊙
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病理生理学
9
细胞信号转导过程
是由细一系列信号转导蛋白的构象、活性或功能
变化来实现的，信号转导蛋白通常具有活性和非 活性形式，控制信号转导蛋白活性的方式有：
通过配体调节 通过G蛋白调节 通过可逆磷酸化调节
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10
（二）信号对靶蛋白的调节
信号转导通路对靶蛋白调节的最重要的方式是 可逆性的磷酸化调节
分类：①由α、β和γ亚单位组成的异三聚体 ②小分子G蛋白（只具有G蛋白α亚基的功能）
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15
结构
G蛋白偶联受体（G protein coupling
receptors，GPCR）系7次跨膜受体。
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病Hale Waihona Puke 生理学16G蛋白的活性调控
G蛋白通过与GTP结 合（激活态）和 GDP结合（失活态） 状态的转换导致信 号的转导或终止。
G蛋白分子开关
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17
G蛋白的活性调控
当G蛋白偶联受体被配体激活后，Gα上的GDP为 GTP所取代，这是G蛋白激活的关键步骤。此时G
蛋白解离成GTP-Gα和Gβγ两部分，它们可分别与
效应蛋白作用，直接改变其功能，如离子通道的 开闭；或通过产生第二信使影响细胞的反应。 Gα上的GTP酶水解GTP，终止G蛋白介导的信号
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病理生理学
12
（二）信号对靶蛋白的调节
跨膜信号转导通路还可通过对转录因子的可逆磷 酸化修饰调节转录因子的活性： （1）促进原存在于胞浆的转录因子（NF-кB等） 的激活和核转位 （2）增强核内转录因子（AP-1等）与DNA的结 合能力 （3）提高转录因子（CREB等）的转录活性，调节 基因表达，进而调节细胞的增殖、分化和凋亡等
M2-受体
↓
转录因子磷酸化↓→靶基因转录↓
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22
（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）
cAMP介导的PKA通路活化（抑制）作用
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病理生理学
23
（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）
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病理生理学
24
（二）IP3-钙调蛋白激酶途径（IP3-CaMPK）
а1-受体 Gqa→⊕PLCβ →
ET-受体
DG →⊕ 细胞膜Ca2+通道
Ca2+内流↑→⊕蛋白激酶C（PKC）→效应靶蛋白磷酸化
↓
转录因子磷酸化→靶基因转录
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26
酪氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径
酪氨酸蛋白激酶（Tyrosine protein kinase，TPK）
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1
病理生理学
细胞信号转导异常与疾病
（Abnormal cell signal transduction and disease）
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病理生理学
2
第一节 概述
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3
概念
cell signal transduction：细胞通过位于胞膜或
胞内的受体感受胞外信息分子的刺激，经复杂的 细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能 的过程。
B 气味因子 C 细胞的代谢产物 D 进入体内的药物、毒物
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病理生理学
6
基本过程
（一）信号的接受和转导 1.细胞信号 （2）按信号引起的细胞生物效应分 1）调节细胞增殖的信号 2）促进细胞分化的信号 3）促进细胞凋亡的信号 4）调节细胞代谢、功能的信号 5）诱发细胞应激反应的信号
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1.经可逆磷酸化快速调节效应蛋白活性 2.经调控基因表达产生较为缓慢的生物效应
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11
（二）信号对靶蛋白的调节
信号转导通路中激活的蛋白激酶（如PKA、PKC、 MAPK家族成员等）或磷酸酶能通过对各种效应蛋 白（如代谢酶、离子通道、离子泵、运输蛋白、 骨架蛋白等）进行可逆的磷酸化修饰，快速调节 它们的活性和功能，导致神经的兴奋和抑制、肌 肉的收缩、离子的转运、代谢变化等效应