第九章 细胞信号转导 YJ——【细胞生物学】
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• GTPase分子开关调控蛋白构成的细胞内GTPase超家族（G蛋白、 Ras蛋白）
• 磷酸化/去磷酸化（普遍存在）
信号蛋白的相互作用
• 细胞信号转导系统是由细胞内多种行使不同功能的信号蛋白所组 成的信号传递链
• 细胞内信号蛋白复合物增强细胞应答反应的速度、效率和特异性 • 蛋白质模式结合域（modular binding domain）介导细胞内信号蛋
• 在细胞内，受体与抑制性蛋白（如Hsp90） 结合形成复合物，处于非活化状态；
• 配体（如皮质醇）与受体结合，将导致抑制 性蛋白从复合物上解离下来，从而受体通过 暴露它的DNA结合位点而被激活。
• 两步反应 • 初级反应：直接活化少数特殊基因转录，发 生迅速； • 次级反应：初级反应产物再激活其它基因， 产生延迟的放大作用。
第二信使（Second messengers）
• 胞内产生的非蛋白类小分子，其浓度变化（增加或减少）应答胞 外信号与细胞表面受体的结合，调节细胞内酶和非酶蛋白的活性， 从而在细胞信号转导途径中行使携带和放大信号的功能、 细胞内受体介导的信号传递
• 细胞内核受体：依赖激素激活的基因调控蛋 白 • C端的配体结合域 • 中部的DNA或抑制性蛋白（如Hsp90）结合位 点 • N端的转录激活域
经局部扩散作用于邻近靶细胞。 • 自分泌（autocrine）：细胞对自身分泌的物质产生反应。 • 化学突触（chemical synapse）：传递神经信号。
• 2.接触依赖性通讯 • 细胞间直接接触，信号分子与受体都是细胞表面蛋白。 • 3.间隙连接、胞间连丝实现代谢耦联或电耦联
二、信号通路（Signaling pathway）
信号途径
• 配体与受体结合，受体激活； • 信号转导，引发细胞反应： • 细胞内预存蛋白活性或功能的改变，进而影 响细胞代谢功能（短期反应） • 影响细胞内特殊蛋白的表达量（长期反应） • 细胞反应终止或降低。
• 细胞具有多种类型的受体 • 不同细胞通常对同一化学信号响应不同 • 靶细胞对外界信号分子的特异性反应取决于 • 受体-配体结合特异性 • 靶细胞特征
（2）cAMP信号通路
• 真核细胞应答激素反应的主要机制之一； • 在膜上受体与腺苷酸环化酶是分开的； • 间接地通过G蛋白活化环化酶，调节cAMP水平； • cAMP激活蛋白激酶A； • 磷酸二脂酶（PDE）分解cAMP。
刺激性和抑制性蛋白组分
• 刺激性激素受体（Rs） • 抑制性激素受体（Ri） • 刺激性G蛋白（Gs） • 抑制性G蛋白（Gi）
白的相互作用
1、GPCRs介导的信号转导
• G蛋白：三聚体GTP结合调节蛋白的简称。位于质膜内胞浆一侧，由 α、β、γ三个亚基组成。
• α亚基具有GTP酶活性，分子开关蛋白； • βγ异二聚体； • 人类基因组：27 α，5 β，13γ 。
GPCRs的结构
• 三维结构类似 • α螺旋：22-24aa • C3环 • 识别蛋白/肽类激素、局部介质、神经递质等多种配体 • 哺乳类嗅觉受体和光激活受体
NO作为气体信号分子
• 脂溶性气体分子 • 半衰期短，局部介质 • 生成于血管内皮细胞和神经细胞 • 引起血管平滑肌松弛
四、细胞表面受体介导的信号传递
• 细胞表面受体 • 离子通道偶联受体 • G蛋白偶联受体（GPCRs） • 酶联受体
分子开关（Molecular switches）
• 在细胞信号转导过程中，有两类进化上保守的胞内蛋白在引发信 号转导级联反应中起着分子开关的作用
第九章 细胞信号转导
一、细胞通讯（ Cell communication）
• 概念 • 对于多细胞生物细胞间功能的协调，控制细胞的生长、分裂，组
织发生与形态构建是必需的。
细胞通讯的方式
• 1.分泌化学信号进行通讯 • 内分泌（endocrine）：由内分泌细胞分泌信号分子（激素）到血液
中，通过血液循环作用于靶细胞。 • 旁分泌（paracrine）：细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中，
cAMP-PKA信号通路
• 对糖原代谢的调节 • 对基因表达的调控
（3）磷脂酰肌醇信号通路
• 磷脂酰肌醇（PI），主要在质膜胞质面 • 双信使系统： • IP3-Ca2+ • DAG-PKC
• 配体-受体的作用，通过G蛋白激活磷脂酶C（PLC），水解磷 脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2），产生两个第二信使，分别激 活两种不同的信号通路：
• 细胞通过其受体与信号分子（配体）选择性 地相互作用，通过一整套特定的机制，将胞 外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因 的表达或细胞生理生化现象，引起细胞的应 答反应。
信号分子（Signal molecules）
• 亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素等。 • 疏水性强，可穿过细胞膜进入细胞，与细胞质或细胞核中受体
效应器蛋白
• 离子通道 • 腺苷酸环化酶（adenylyl cyclase） • cAMP • 磷脂酶C（phospholipase C, PLC） • IP3, DAG
（1）离子通道的调控
• 通过配体（如神经递质）与受体的结合，调控离子通道的开启或关 闭，改变膜电位及靶细胞的活性。
• 心肌细胞上M乙酰胆碱受体开启K+通道 • 光敏感受体的活化诱发cGMP门控阳离子通道的关闭
结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。
• 亲水性信号分子：多肽类激素、生长因子、神经递质、局部介质等。
• 不能穿过靶细胞质膜的脂双层，只能通过与靶细胞表面受体结合， 再经信号转换机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或蛋白 磷酸酶的活性，引起细胞的应答反应。
• 气体性信号分子：NO • 能自由扩散，进入细胞直接激活效应酶。
受体（Receptors）
• 能够识别和选择性结合某种配体（信号分 子）的大分子。 • 多为糖蛋白 • 至少包括两个功能区域 • 与配体结合的区域，具有结合特异性； • 产生效应的区域，具有效应特异性。
• 类型 • 细胞内受体：细胞质基质、核基质 • 小的亲脂性信号分子 • 细胞表面受体 • 亲水性信号分子（分泌型和膜结合型）
• 磷酸化/去磷酸化（普遍存在）
信号蛋白的相互作用
• 细胞信号转导系统是由细胞内多种行使不同功能的信号蛋白所组 成的信号传递链
• 细胞内信号蛋白复合物增强细胞应答反应的速度、效率和特异性 • 蛋白质模式结合域（modular binding domain）介导细胞内信号蛋
• 在细胞内，受体与抑制性蛋白（如Hsp90） 结合形成复合物，处于非活化状态；
• 配体（如皮质醇）与受体结合，将导致抑制 性蛋白从复合物上解离下来，从而受体通过 暴露它的DNA结合位点而被激活。
• 两步反应 • 初级反应：直接活化少数特殊基因转录，发 生迅速； • 次级反应：初级反应产物再激活其它基因， 产生延迟的放大作用。
第二信使（Second messengers）
• 胞内产生的非蛋白类小分子，其浓度变化（增加或减少）应答胞 外信号与细胞表面受体的结合，调节细胞内酶和非酶蛋白的活性， 从而在细胞信号转导途径中行使携带和放大信号的功能、 细胞内受体介导的信号传递
• 细胞内核受体：依赖激素激活的基因调控蛋 白 • C端的配体结合域 • 中部的DNA或抑制性蛋白（如Hsp90）结合位 点 • N端的转录激活域
经局部扩散作用于邻近靶细胞。 • 自分泌（autocrine）：细胞对自身分泌的物质产生反应。 • 化学突触（chemical synapse）：传递神经信号。
• 2.接触依赖性通讯 • 细胞间直接接触，信号分子与受体都是细胞表面蛋白。 • 3.间隙连接、胞间连丝实现代谢耦联或电耦联
二、信号通路（Signaling pathway）
信号途径
• 配体与受体结合，受体激活； • 信号转导，引发细胞反应： • 细胞内预存蛋白活性或功能的改变，进而影 响细胞代谢功能（短期反应） • 影响细胞内特殊蛋白的表达量（长期反应） • 细胞反应终止或降低。
• 细胞具有多种类型的受体 • 不同细胞通常对同一化学信号响应不同 • 靶细胞对外界信号分子的特异性反应取决于 • 受体-配体结合特异性 • 靶细胞特征
（2）cAMP信号通路
• 真核细胞应答激素反应的主要机制之一； • 在膜上受体与腺苷酸环化酶是分开的； • 间接地通过G蛋白活化环化酶，调节cAMP水平； • cAMP激活蛋白激酶A； • 磷酸二脂酶（PDE）分解cAMP。
刺激性和抑制性蛋白组分
• 刺激性激素受体（Rs） • 抑制性激素受体（Ri） • 刺激性G蛋白（Gs） • 抑制性G蛋白（Gi）
白的相互作用
1、GPCRs介导的信号转导
• G蛋白：三聚体GTP结合调节蛋白的简称。位于质膜内胞浆一侧，由 α、β、γ三个亚基组成。
• α亚基具有GTP酶活性，分子开关蛋白； • βγ异二聚体； • 人类基因组：27 α，5 β，13γ 。
GPCRs的结构
• 三维结构类似 • α螺旋：22-24aa • C3环 • 识别蛋白/肽类激素、局部介质、神经递质等多种配体 • 哺乳类嗅觉受体和光激活受体
NO作为气体信号分子
• 脂溶性气体分子 • 半衰期短，局部介质 • 生成于血管内皮细胞和神经细胞 • 引起血管平滑肌松弛
四、细胞表面受体介导的信号传递
• 细胞表面受体 • 离子通道偶联受体 • G蛋白偶联受体（GPCRs） • 酶联受体
分子开关（Molecular switches）
• 在细胞信号转导过程中，有两类进化上保守的胞内蛋白在引发信 号转导级联反应中起着分子开关的作用
第九章 细胞信号转导
一、细胞通讯（ Cell communication）
• 概念 • 对于多细胞生物细胞间功能的协调，控制细胞的生长、分裂，组
织发生与形态构建是必需的。
细胞通讯的方式
• 1.分泌化学信号进行通讯 • 内分泌（endocrine）：由内分泌细胞分泌信号分子（激素）到血液
中，通过血液循环作用于靶细胞。 • 旁分泌（paracrine）：细胞通过分泌局部化学介质到细胞外液中，
cAMP-PKA信号通路
• 对糖原代谢的调节 • 对基因表达的调控
（3）磷脂酰肌醇信号通路
• 磷脂酰肌醇（PI），主要在质膜胞质面 • 双信使系统： • IP3-Ca2+ • DAG-PKC
• 配体-受体的作用，通过G蛋白激活磷脂酶C（PLC），水解磷 脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2），产生两个第二信使，分别激 活两种不同的信号通路：
• 细胞通过其受体与信号分子（配体）选择性 地相互作用，通过一整套特定的机制，将胞 外信号转导为胞内信号，最终调节特定基因 的表达或细胞生理生化现象，引起细胞的应 答反应。
信号分子（Signal molecules）
• 亲脂性信号分子：甾类激素、甲状腺素等。 • 疏水性强，可穿过细胞膜进入细胞，与细胞质或细胞核中受体
效应器蛋白
• 离子通道 • 腺苷酸环化酶（adenylyl cyclase） • cAMP • 磷脂酶C（phospholipase C, PLC） • IP3, DAG
（1）离子通道的调控
• 通过配体（如神经递质）与受体的结合，调控离子通道的开启或关 闭，改变膜电位及靶细胞的活性。
• 心肌细胞上M乙酰胆碱受体开启K+通道 • 光敏感受体的活化诱发cGMP门控阳离子通道的关闭
结合形成激素-受体复合物，调节基因表达。
• 亲水性信号分子：多肽类激素、生长因子、神经递质、局部介质等。
• 不能穿过靶细胞质膜的脂双层，只能通过与靶细胞表面受体结合， 再经信号转换机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或蛋白 磷酸酶的活性，引起细胞的应答反应。
• 气体性信号分子：NO • 能自由扩散，进入细胞直接激活效应酶。
受体（Receptors）
• 能够识别和选择性结合某种配体（信号分 子）的大分子。 • 多为糖蛋白 • 至少包括两个功能区域 • 与配体结合的区域，具有结合特异性； • 产生效应的区域，具有效应特异性。
• 类型 • 细胞内受体：细胞质基质、核基质 • 小的亲脂性信号分子 • 细胞表面受体 • 亲水性信号分子（分泌型和膜结合型）