细胞生物学-第十一章 细胞的信号转导

细胞通讯（cell communication）
细胞通讯（cell communication）：指一个细胞 发出的信息通过介质传递到另一个细胞产生相应反应 的过程。
细胞通讯方式： 分泌化学信号进行通讯 内分泌(endocrine)旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine)化学突触(chemical synapse) 接触性依赖的通讯
受体的功能：①能够识别自己特异的信号物 质-配体，并能与之特异性结合。②将识别接受 的信号放大并传递到细胞内部，启动一系列胞内 信号级联反应，最终导致特定的细胞效应。
二、膜受体与细胞内受体
根据靶细胞中受体存在的部位，可将受体分为 细胞表面受体（cell receptor）。
细胞表面受体分为三类： 离子通道偶联的受体（ion-channel-linked receptor) G-蛋白偶联的受体(G-protein-linked receptor) 酶偶联的受体（enzyme-linked receptor)
第一类存在于可兴奋细胞。后两类存在于大多 数细胞。
细胞表面受体
亲脂性信号分子：主要是甾类激素和甲状 腺素，它们可以穿过细胞膜进入细胞，与细胞 质或细胞核中的受体结合，调节基因表达。
气体性信号分子(NO) ：是迄今为止发现 的第一个气体信号分子，它能直接进入细胞直 接激活效应酶，是近年来出现的“明星分子”。 另外还有CO。
化学信号分子 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰 岛素等）； 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、 肾上腺素等）； 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等）； 脂酸衍生物（如前列腺素）； 气体（如一氧化氮、一氧化碳）等。
MAPK: 又称ERK（extracelular signal-regulated kinase）----真 核细胞广泛存在的Ser/Thr蛋白 激酶。
MAPK的底物：膜蛋白（受体、 酶）、胞浆蛋白、核骨架蛋白、 及多种核内或胞浆内的转录调 控因子----在细胞增殖和分化 中具有重要调控作用。
MAPKK=MEK：MAP激酶的激酶 MAPKKK=Raf：MAP激酶激酶的
它们可能是出现在细胞外的环境刺激因子，也 可能是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物 质，这些信号分子通常也称为信号转导途径中的第 一信使（first messenger）。
信号分子能否引起细胞产生相应的生理学效应 关键在于细胞表面有没有相应的受体。
一、受体多为糖蛋白
绝大多数已经鉴定的受体都是蛋白质且多为 糖蛋白，少数受体是糖脂（如霍乱毒素受体和百 日咳毒素受体），有的受体是糖蛋白和糖脂组成 的复合物（如甲状腺素受体）。一般包括两个功 能区：与配体结合的区域以及产生效应的区域。
激酶。
胞内受体(intracellular receptor)
位于细胞浆和细胞核中的受体，全部为 DNA结合蛋白(或转录因子类)
⑴ 受体的结构
高度可变区 —— 位于N端，具有转录活性 DNA结合区 —— 含有锌指结构 配体结合区 —— 位于C端，结合激素、热休克
该型受体与细胞的增殖、分化、分裂及癌 变有关。
受体结构
胞外区为配体结合部位。
受体跨膜区由22～26个氨基酸残基构成 一个α-螺旋，高度疏水。
胞内区为酪氨酸蛋白激酶功能区（又称 SH1, Scr homology 1 domain，与Src的酪 氨酸蛋白激酶区同源） 位于C末端，包括 ATP结合和底物结合两个功能区。
广义概念：受体是指接受任何刺激，包括化 学信号刺激、物理信号刺激（如光、机械刺激等） 和病原生物刺激，并能产生一定细胞反应的生物 大分子物质。
配体（ligand）：能与受体特异性结合的外界 信号统称为配体。包括神经递质、激素、生长因子、 光子、某些化学物质（如可诱导嗅觉和味觉的化学 物质）及其他细胞外信号。
* 该受体的下游蛋白常含有:
SH2结构域：能与酪氨酸残基磷酸化的 多肽链结合；
SH3结构域：能与富含脯氨酸的肽段结 合；
PH结构域。
自身磷酸化示意图
催化型受体下游蛋白
Ras-activated phosphorylation cascade
MAP (Mitogen-activated protein)：有丝分裂原蛋白。
环状受体 —— 配体依赖性离子通道
(离子通道型受体)
乙酰胆碱受体
乙酰胆碱受体
G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体结构模式图
G-蛋白偶联受体作用过程
几种生长因子受体
自身磷酸化(autophosphorylation)
当配体与单跨膜螺旋受体结合后，催化型 受体(catalytic receptor)大多数发生二聚化，二 聚体的酪氨酸蛋白激酶(tyrosine protein kinase, TPK)被激活，彼此使对方的某些酪氨酸残基磷 酸化，这一过程称为自身磷酸化。
信号分子（signal molecule）：是细胞的信息 载体，种类繁多，可以是物理信号，也可以是化 学信号。如：光、热、声、辐射、激素、神经递 质、气体分子等。
信号分子的特点： ①特异性 ②高效性 ③可被灭活
亲水性信号分子：包括神经递质、生长 因子和大多数激素，它们不能穿过细胞质膜， 只能通过与靶细胞膜表面受体结合，再经过 信号转导机制，在细胞内产生第二信使或激 活蛋白激酶或磷酸蛋白酶的活性，引起细胞 的应答反应。
第十一章
细胞的信号转导
Signal Transduction of Cells
第一节 胞外信号 第二节 受体 第三节 G蛋白 第四节 G蛋白耦联受体介导的下游信号体系 第五节 信号转导引起的细胞生物学效应 第六节 信号转导途径的共同特点 第七节 细胞信号转导联盟及其任务 第八节 信号转导与医学
第一节 胞外信号
细胞间直接接触，信号分子与受体都是跨膜蛋白。
细 胞 间 的 通 讯 方 式
第二节 受体
受体的概念：
狭义概念：受体（receptor）是细胞表面或 亚细胞组分中的一种生物大分子物质，可以识别 并特异性地与有生物活性的化学信号物质（配体） 结合，从而激活或启动一系列生物化学反应，最 后引起特定的生物效应。