细胞信号转导及应用
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英国诗人 John Donne:
“No man is an island”
Cell: No cell is an island
细胞信号转导及应用
“抗心律失常药物作用的离子通道靶点研究” 国家科学技术奖励自然科学二等奖（杨宝峰）
“雌激素和三苯氧胺诱发妇科肿瘤的分子机 制”
国家自然科学奖基础医学类受理项目（部分）
什么是细胞信号转导？
指细胞外因子通过与受体(膜 受体或核受体)结合,引发细胞内的 一系列生物化学反应以及蛋白间相 互作用，直至细胞生理反应所需的 从基因开始表达到各种生物学效应 形成的过程。
参与细胞信号转导过程的分子包括什么？
配体、受体、转导分子。
配体——激素、细胞因子和生长因子等。 受体——膜受体和胞内受体 转导分子——小分子转导体和大分子转导蛋
（1）蛋白酪氨酸激酶受体（催化型）
EGF:表皮生长因子 IGF-1:胰岛素样生长因子 PDGF:血小板衍生生长因子 FGF:成纤维细胞生长因子
（2）非催化型单个跨膜受体
配体+受体 与激酶偶联 受体/底物磷酸化
*三种膜受体的特点
特性
内源性 配体 结构
跨膜区 段数目
功能 细胞 应答
离子通 道受体 神经递质
2.膜泡运输 1）胞吞作用 A.吞噬作用； B.胞饮作用； C.受体介导的胞吞作用； 2）吞吐作用
三、细胞间通讯的联系
* （一）细胞信息分子
化学信号的分类
神经分泌
内分泌
化学信号的名称 神经递质
激素
作用距离 受体位置
nm 膜受体
m 膜或胞内受体
举例
乙酰胆碱 谷氨酸
胰岛素 生长激素
自分泌及旁分泌
细胞因子
o 大脑中主要的Ｇ蛋白,可调节离子通道
Ｔ 激活视觉
*o表示另一种(other) ＊＊T：传导素 (transductin)
2.小G蛋白
• 低分子量G蛋白（21kD），它们在多种细胞信 号转导途径中亦具有开关作用。
• Ras是第一个被发现的小G蛋白，因此这类蛋白 质被称为Ras家族，因为它们均由一个GTP酶结 构域构成，故又称Ras样GTP酶。
m 膜受体 表皮生长因子 神经生长因子
1.神经递质
• 又称突触分泌信号(synaptic signal)
特点 由神经元细胞分泌； 通过突触间隙到达下一个神经细胞； 作用时间较短。
如：乙酰胆碱、去甲肾上腺素等
2. 内分泌激素
又称内分泌信号(endocrine signal)
特点 由特殊分化的内分泌细胞分泌 ； 通过血液循环到达靶细胞 ； 大多数作用时间较长。
白及蛋白激酶
第一节 概 述
一、细胞直接通讯 （一）细胞间隙连接介导的细胞通
讯
紧密连接
桥粒连接
间隙连接
Biblioteka Baidu（二） 细胞膜表面及其特化结构
1.细胞表面：
跨膜 吸附的 糖蛋白 糖蛋白
细胞外被
糖单 位
（糖萼）
糖脂
脂双层
跨膜蛋 白聚糖
胞质溶胶
质膜+细胞外被+胞质溶胶=细胞表面（细胞质外层复合体系）
2.细胞表面的特化结构
PKH：激酶样结构域 GC：鸟苷酸环化酶结构域
（二）GTP结合蛋 1.G蛋白白
H
腺苷酸环化酶
RＲ
β γ
β γ
GTP
α GDP
AA CC
cAMP ATP
信息传递过程中的Ｇ蛋白
Ｇ蛋白的类型 Ｇs Ｇi Ｇp Ｇo* ＧT * *
亚基
功能
s 激活腺苷酸环化酶
i 抑制腺苷酸环化酶
p 激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶Ｃ
（二）跨膜信号转导的一般步骤 特定的细胞释放信息物质 经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合
受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应
细胞信号转导的基本方式示意图
信号转导网络
信号接收
信号转导 应答反应
m7G
NH2 AAAAA
Translation
转录因子 染色质相关蛋白 RNA加工蛋白 RNA转运蛋白
巨噬细胞表面的皱褶
细胞表面的微绒毛
红细胞通过直径只有2微米 狭窄的血管时，细胞伸展为 子弹状，穿过后再恢复为最 初的圆盘状
细胞表面的鞭毛
（三）突触连接介导的细胞通讯
二、细胞膜的功能
（一）物质运输
1.穿膜运输 被动运输： A.简单扩散；
B.离子通道扩散； C.易化扩散。 主动运输： A.Na+-K+泵； B.Ca2+泵； C.H+泵
如：胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等
3.局部化学介质
又称旁分泌信号(paracrine signal 自分泌信号(autocrine signal)
特点：
由体内某些普通细胞分泌； 不进入血循环，通过扩散作用到达附近 的靶细胞或作用自身； 一般作用时间较短。 如：生长因子、前列腺素等。
4.气体信号
如： NO合酶（NOS）通过氧化L-精氨酸的 胍基而产生NO 血红素单加氧酶氧化血红素产生的CO
寡聚体形 成的孔道
4个
离子通道 去极化与
超极化
G-蛋白偶联受体
单次跨膜受体
神经递质、激素、趋化因子、 外源刺激（味，光）
生长因子 细胞因子
单体
具有或不具有催化活 性的单体
7个
1个
激活G蛋白
激活蛋白酪氨酸激酶
去极化与超极化调节蛋白质功 调节蛋白质的功能和
能和表达水平
表达水平，调节细胞
分化和增殖
4.鸟嘌呤环化酶活性的受体
Ras、 Rho、Arf、Ser、Ran、 Rab
3.中介蛋白及黏附分子
衔接蛋白（adaptor protein）：是信号转 导通路中不同信号转导分子的接头，连接上 游信号转导分子与下游信号转导分子。
细胞周期蛋白
细胞骨架
第二节 细胞信号转导分子及其 作用
一、细胞间信号分子
按照化学性质区分 1.蛋白质和肽类（如细胞因子、胰岛素等） 2.氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素
等） 3.类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） 4.脂酸衍生物（如前列腺素） 5.气体（如一氧化氮、一氧化碳）等
按作用特点区分
细胞合成或分泌 信号分子
转运至靶 细胞
受体接受信 号分子
去除信号分子而终 止反应
胞内变化
内分泌、旁分泌/自分泌、神经递质
二、细胞膜信号转导分子
（一）膜受体
1.G蛋白偶联受体 （G-protein coupled receptors, GPCRs)
2.环状受体 （配体依赖性离子通道受体)
3.单个跨膜α螺旋受体
精神分裂症基因的发现与机理研究
新拓扑异构酶及新生血管生成抑制剂的抗肿瘤分子机制
新型白血病细胞分化信号途径 介导肝脏损伤与再生的天然免疫识别及其调控机制 肝癌转移机理的新发现及其意义 雌激素和三苯氧胺诱发妇科肿瘤的分子机制 Tau蛋白过度磷酸化的机制及其在阿尔茨海默病神经元 变性中的作用 肿瘤细胞的泛素调节机制研究
“No man is an island”
Cell: No cell is an island
细胞信号转导及应用
“抗心律失常药物作用的离子通道靶点研究” 国家科学技术奖励自然科学二等奖（杨宝峰）
“雌激素和三苯氧胺诱发妇科肿瘤的分子机 制”
国家自然科学奖基础医学类受理项目（部分）
什么是细胞信号转导？
指细胞外因子通过与受体(膜 受体或核受体)结合,引发细胞内的 一系列生物化学反应以及蛋白间相 互作用，直至细胞生理反应所需的 从基因开始表达到各种生物学效应 形成的过程。
参与细胞信号转导过程的分子包括什么？
配体、受体、转导分子。
配体——激素、细胞因子和生长因子等。 受体——膜受体和胞内受体 转导分子——小分子转导体和大分子转导蛋
（1）蛋白酪氨酸激酶受体（催化型）
EGF:表皮生长因子 IGF-1:胰岛素样生长因子 PDGF:血小板衍生生长因子 FGF:成纤维细胞生长因子
（2）非催化型单个跨膜受体
配体+受体 与激酶偶联 受体/底物磷酸化
*三种膜受体的特点
特性
内源性 配体 结构
跨膜区 段数目
功能 细胞 应答
离子通 道受体 神经递质
2.膜泡运输 1）胞吞作用 A.吞噬作用； B.胞饮作用； C.受体介导的胞吞作用； 2）吞吐作用
三、细胞间通讯的联系
* （一）细胞信息分子
化学信号的分类
神经分泌
内分泌
化学信号的名称 神经递质
激素
作用距离 受体位置
nm 膜受体
m 膜或胞内受体
举例
乙酰胆碱 谷氨酸
胰岛素 生长激素
自分泌及旁分泌
细胞因子
o 大脑中主要的Ｇ蛋白,可调节离子通道
Ｔ 激活视觉
*o表示另一种(other) ＊＊T：传导素 (transductin)
2.小G蛋白
• 低分子量G蛋白（21kD），它们在多种细胞信 号转导途径中亦具有开关作用。
• Ras是第一个被发现的小G蛋白，因此这类蛋白 质被称为Ras家族，因为它们均由一个GTP酶结 构域构成，故又称Ras样GTP酶。
m 膜受体 表皮生长因子 神经生长因子
1.神经递质
• 又称突触分泌信号(synaptic signal)
特点 由神经元细胞分泌； 通过突触间隙到达下一个神经细胞； 作用时间较短。
如：乙酰胆碱、去甲肾上腺素等
2. 内分泌激素
又称内分泌信号(endocrine signal)
特点 由特殊分化的内分泌细胞分泌 ； 通过血液循环到达靶细胞 ； 大多数作用时间较长。
白及蛋白激酶
第一节 概 述
一、细胞直接通讯 （一）细胞间隙连接介导的细胞通
讯
紧密连接
桥粒连接
间隙连接
Biblioteka Baidu（二） 细胞膜表面及其特化结构
1.细胞表面：
跨膜 吸附的 糖蛋白 糖蛋白
细胞外被
糖单 位
（糖萼）
糖脂
脂双层
跨膜蛋 白聚糖
胞质溶胶
质膜+细胞外被+胞质溶胶=细胞表面（细胞质外层复合体系）
2.细胞表面的特化结构
PKH：激酶样结构域 GC：鸟苷酸环化酶结构域
（二）GTP结合蛋 1.G蛋白白
H
腺苷酸环化酶
RＲ
β γ
β γ
GTP
α GDP
AA CC
cAMP ATP
信息传递过程中的Ｇ蛋白
Ｇ蛋白的类型 Ｇs Ｇi Ｇp Ｇo* ＧT * *
亚基
功能
s 激活腺苷酸环化酶
i 抑制腺苷酸环化酶
p 激活磷脂酰肌醇的特异磷脂酶Ｃ
（二）跨膜信号转导的一般步骤 特定的细胞释放信息物质 经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞的受体特异性结合
受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统 靶细胞产生生物学效应
细胞信号转导的基本方式示意图
信号转导网络
信号接收
信号转导 应答反应
m7G
NH2 AAAAA
Translation
转录因子 染色质相关蛋白 RNA加工蛋白 RNA转运蛋白
巨噬细胞表面的皱褶
细胞表面的微绒毛
红细胞通过直径只有2微米 狭窄的血管时，细胞伸展为 子弹状，穿过后再恢复为最 初的圆盘状
细胞表面的鞭毛
（三）突触连接介导的细胞通讯
二、细胞膜的功能
（一）物质运输
1.穿膜运输 被动运输： A.简单扩散；
B.离子通道扩散； C.易化扩散。 主动运输： A.Na+-K+泵； B.Ca2+泵； C.H+泵
如：胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等
3.局部化学介质
又称旁分泌信号(paracrine signal 自分泌信号(autocrine signal)
特点：
由体内某些普通细胞分泌； 不进入血循环，通过扩散作用到达附近 的靶细胞或作用自身； 一般作用时间较短。 如：生长因子、前列腺素等。
4.气体信号
如： NO合酶（NOS）通过氧化L-精氨酸的 胍基而产生NO 血红素单加氧酶氧化血红素产生的CO
寡聚体形 成的孔道
4个
离子通道 去极化与
超极化
G-蛋白偶联受体
单次跨膜受体
神经递质、激素、趋化因子、 外源刺激（味，光）
生长因子 细胞因子
单体
具有或不具有催化活 性的单体
7个
1个
激活G蛋白
激活蛋白酪氨酸激酶
去极化与超极化调节蛋白质功 调节蛋白质的功能和
能和表达水平
表达水平，调节细胞
分化和增殖
4.鸟嘌呤环化酶活性的受体
Ras、 Rho、Arf、Ser、Ran、 Rab
3.中介蛋白及黏附分子
衔接蛋白（adaptor protein）：是信号转 导通路中不同信号转导分子的接头，连接上 游信号转导分子与下游信号转导分子。
细胞周期蛋白
细胞骨架
第二节 细胞信号转导分子及其 作用
一、细胞间信号分子
按照化学性质区分 1.蛋白质和肽类（如细胞因子、胰岛素等） 2.氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素
等） 3.类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） 4.脂酸衍生物（如前列腺素） 5.气体（如一氧化氮、一氧化碳）等
按作用特点区分
细胞合成或分泌 信号分子
转运至靶 细胞
受体接受信 号分子
去除信号分子而终 止反应
胞内变化
内分泌、旁分泌/自分泌、神经递质
二、细胞膜信号转导分子
（一）膜受体
1.G蛋白偶联受体 （G-protein coupled receptors, GPCRs)
2.环状受体 （配体依赖性离子通道受体)
3.单个跨膜α螺旋受体
精神分裂症基因的发现与机理研究
新拓扑异构酶及新生血管生成抑制剂的抗肿瘤分子机制
新型白血病细胞分化信号途径 介导肝脏损伤与再生的天然免疫识别及其调控机制 肝癌转移机理的新发现及其意义 雌激素和三苯氧胺诱发妇科肿瘤的分子机制 Tau蛋白过度磷酸化的机制及其在阿尔茨海默病神经元 变性中的作用 肿瘤细胞的泛素调节机制研究