细胞生物学论文完结版 Word 文档

DAG及IP3的生物学作用

田丽丽（黑龙江八一农垦大学应用技术学院08级动物医学大庆 163319）

摘要：第二信使在细胞信号转导中起重要作用，认的第二信使有cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG），第二信使的作用是对胞外信号起转换和放大的作用。二酰基甘油（ＤAＧ）是一些磷脂水解产生的一种有重要功能的第二信使，肌醇磷酸脂代谢的中间产物1,4,5-三磷酸肌醇在细胞内外的信号转换系统中起着重要的媒介作用，IP3增加并不能直接刺激IP3开放，而是起到一种分子开关的作用。肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油（DAG）作为新德第二信使，是20世纪80年代中期细胞信使研究的有一飞跃。

关键词：关键词1：第二信使关键词4：作用关键词2：磷脂酰肌醇关键词3：信号

一第二信使

（一）第二信使的组成

细胞可通过两个途径将细胞外的激素类信号转换成细胞内信号，然后通过级联放大作用，引起细胞的应答。这种由细胞表面受体转换而来的细胞内信号通常称为第二信使。而将细胞外的信号称为第一信使。

第二信使至少有两个基本特性：①是第一信使同其膜受体结合后最早在细胞膜内侧或胞浆中出现的仅在细胞内部起作用的信号分子；②能启动或调节细胞内稍晚出现的信号应答。

第二信使都是小的分子或离子。细胞内有五种重要的第二信使:cAMP、cGMP、二酰甘油（DAG）、肌醇三磷酸（IP3）、Ca2+等。

肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油（DAG）作为新德第二信使，是20世纪80年代中期细胞信使研究的有一飞跃。它们由细胞膜上的肌醇磷脂水解而来，IP3作用于内质网膜上的IP3受体，引起Ca2+通道开放，Ca2+释放，DAG在质膜上短暂形成，并激活蛋白激酶C，进一步靶分子中的丝氨酸和苏氨酸磷酸化，因而肌醇磷脂信号通路又称为双信使途径系统，即IP3信使途径和DAG信使途径。

（二）第二信使的作用

第二信使在细胞信号转导中起重要作用，它们能够激活级联系统中酶活性以及非酶蛋白的活性。第二信使在细胞内的浓度受第一信使的调节，它可以瞬间升高、且能快速降低，并由此调节细胞内代谢系统的酶活性，控制细胞的生命活动，包括：葡萄糖的摄取和利用、脂肪的储存和移动以及细胞产物的分泌。第二信使页控制着细胞的增殖、分化和生存，并参与基因转录的调节

从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性两类。脂溶性信号分子，如甾类激素和甲状腺素，可直接穿膜进入靶细胞，与胞内受体结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。水溶性信号分子，如神经递质、细胞因子和水溶性激素，不能穿过靶细胞膜，只能与膜受体结合，经信号转换机制，通过胞内信使或激活膜受体的激酶活性（如受体酪氨酸激酶），引起细胞的应答反应。所以这类信号分子又称为第一信使，而cAMP这样的胞内信号分子被称为第二信使。目前公认的第二信使有cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG），Ca2+

被称为第三信使是因为其释放有赖于第二信使。第二信使的作用是对胞外信号起转换和放大的作用。

IP3／Ca2+和DAG／PKC双信号系统IP3是水溶性的，它可从质膜扩散到胞质溶胶，以后与内质网膜或液泡膜上的IP3。在Ca2+通道结合，就使通道打开。液泡Ca2+浓度高，Ca2+就顺着浓度梯度由液泡迅速地释放出来，增加胞质Ca2+浓度，于是引起生理反应。这种IP3促使胞内钙库释放Ca2+，增加胞质Ca2+的信号转导，称为IP3／Ca2+信号传递途径。DAG 是脂质，它仍留在质膜上，与蛋白激酶C（PKC)结合并使之激活。PKC进一步使其他激酶(如G蛋白、磷脂酶C等)磷酸化，调节细胞的繁殖和分化。这种DAG激活PCK，再使其他蛋白激酶磷酸化的过程，称为DAG／PKC信号传递途径。这一途径是否存在于植物细胞还需要验证。胞外刺激使PIP。转化成IP3和DAG，引发IP3／Ca2+和DAG／PKC两条信号转导途径，在细胞内沿两个方向传递，这样的信号系统称之为“双信号系统”

二磷脂酰肌醇途径

是G蛋白偶联受体的信号转导通路中的一种途径，在磷脂酰肌醇信号通路中胞外信号分子与细胞表面G蛋白耦联型受体结合，激活质膜上的磷脂酶C（PLC-β），使质膜上4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成1，4，5-三磷酸肌醇（IP3）和二酰基甘油（DAG）两个第二信使，胞外信号转换为胞内信号，这一信号系统又称为“双信使系统”。

IP3与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道，使胞内Ca2+浓度升高。激活各类依赖钙离子的蛋白。用Ca2+载体离子霉素处理细胞会产生类似的结果。

DAG结合于质膜上，可活化与质膜结合的蛋白激酶C（PKC）。PKC以非活性形式分布于细胞溶质中，当细胞接受刺激，产生IP3，使Ca2+浓度升高，PKC便转位到质膜内表面，被DAG活化，，如细胞分泌、肌肉收缩、细胞增殖和分化等。DAG的作用可用佛波醇酯模拟信号

（一）信号

Ca2+活化各种Ca2+结合蛋白引起细胞反应，钙调素由单一肽链构成，具有四个钙离子结合部位。结合钙离子发生构象改变，可激活钙调素依赖性激酶。细胞对Ca2+

的反应取决于细胞内钙结合蛋白和钙调素依赖性激酶的种类。如：在哺乳类脑神经元突触处钙调素依赖性激酶Ⅱ十分丰富，与记忆形成有关。该蛋白发生点突变的小鼠表现出明显的记忆无能。

IP3信号的终止是通过去磷酸化形成IP2，或被磷酸化形成IP4。Ca2+由质膜上的Ca2+泵和Na+-Ca2+交换器将抽出细胞，或由内质网膜上的钙泵抽进内质网。

（二）作用

DAG通过两种途径终止其信使作用：一是被DAG-激酶磷酸化成为磷脂酸，进入磷脂酰肌醇循环；二是被DAG酯酶水解成单酯酰甘油。由于DG代谢周期很短，不可能长期维持PKC活性，而细胞增殖或分化行为的变化又要求PKC长期活性所产生的效应。现发现另一种DG生成途径，即由磷脂酶催化质膜上的磷脂酰胆碱断裂产生的DG，用来维持PKC的长期效应。

二酰基甘油（ＤAＧ）是一些磷脂水解产生的一种有重要功能的第二信使，它主要通过激活细胞内的蛋白激酶Ｃ（ＰＫＣ）进而磷酸化一系列底物蛋白，产生相应的细胞效应．在细胞整体水平，ＤAＧ还是一种重要的脂类物质的代谢中介产物，通过若干代谢途径参与脂类和激素代谢循环，是激素信息传递的磷酸肌醇系统中具有第二信使作用的化学信息