细胞信号转导的研究及其医学应用论文

细胞信号转导的研究及其医学应用

摘要：细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性）必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。在启动细胞内信号转导的过程中都能激活蛋白激酶，同时细胞内还存在与它们作用相反的蛋白磷酸酶，通过对蛋白质的磷酸化或去磷酸化的作用控制信号的转导或终止；信号的发散或整合，最终完成对胞外信号的反应。因此蛋白质的磷酸化或去磷酸化是信号转导过程中的共同通路是细胞生长、发育、凋亡、癌变的调控中心。通过对细胞信号转到的研究可以解学医学上的问题。

关键词：细胞信号转导蛋白激酶膜受体细胞凋亡

Cell signal transduction and its medical applications

Abstract: Cellular signal transduction refers to the cell membrane or intracellular receptors through signal molecules stimulate feelings by intracellular signal transduction system conversion, thus affecting the biological function of the process. Water-soluble molecules and prostaglandins information (fat soluble) and membrane receptors must first start the intracellular signal transduction cascade, the extracellular signal transduction to the intracellular; fat-soluble molecules can be information into the intracellular, and cytoplasmic or nuclear receptors, by changing the transcriptional activity of target genes to induce cell-specific responses. Start cells in the process of signal transduction can activate protein kinase,

At the same time there with their intracellular protein phosphatase opposite effect, by protein phosphorylation or to phosphorylation control of signal transduction or termination; signals divergence or the integration of extracellular signals the end to complete the reaction. Therefore, protein phosphorylation or dephosphorylation of signal transduction pathway is a common cell growth, development, apoptosis, cancer of control center. Go through the study of cell signaling can solve the problem of medical school. Keywords: Cellular signal transduction Protein kinase Membrane receptor Apoptosis

细胞信号转导是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基因开始表达、各种生物学效应形成的过程.

现已知道，细胞内存在着多种信号转导方式和途径，各种方式和途径间又有多个层次的交叉调控，是一个十分复杂的网络系统。

高等生物所处的环境无时无刻不在变化，机体功能上的协调统一要求有一个完善的细胞间相互识别、相互反应和相互作用的机制，这一机制可以称作细胞通讯。在这一系统中，细胞或者识别与之相接触的细胞，或者识别周围环境中存在的各种信号(来自于周围或远距离的细胞)，并将其转变为细胞内各种分子功能上的变化，从而改变细胞内的某些代谢过程，影响细胞的生长速度，甚至诱导细胞的死亡。这种针对外源性信号所发生的各种分子活性的变化，以及将这种变化依次传递至效应分子，以改变细胞功能的过程称为信号转导(Signal Transduction)，其最终目的是使机体在整体上对外界环境的变化发生最为适宜的反应。在物质代谢调节中往往涉及到神经－内分泌系统对代谢途径在整体水平上的调节，其实质就是机体内一部分细胞发出信号，另一部分细胞接收信号并将其转变为细胞功能上的变化的过程。所以，阐明细胞信号转导的机理就意味着认清细胞在整个生命过程中的增殖、分化、代

谢及死亡等诸方面的表现和调控方式，进而理解机体生长、发育和代谢的调控机理信号转导并非是传统想象中的一维的，直线的，单一的模式，而且非常复杂的，不仅是直线的，而且是曲线的，网络的，甚至混沌的，同时还包括很强的定位和定量特性。所谓曲线，因为机体内蛋白质相互作用十分复杂，一个信号不可能是单一传导，而且有许多其它蛋白质或信号去增强它，抑制它，构成了一个信号反馈网络，从而保证了信号传导的精确性。如果将信号比作为一个大型机器，它在每一级传导过程中，都会有相应的检测机制，通过正负反馈的调节使信号定量和定位地传导下去。本期Science上发表文章认为NF-KB信号由于正负反馈的调控，存在明显的震荡现象。信号转导的震荡是一种普遍现象，正负反馈地调节决定了震荡存在的必然性，而且这种震荡还不是我们想象中这样简单，信号传导的每一级都会形成一个小的反馈环，而整个信号又会形成一个大的反馈环，通过不断地调控和震荡，使信号精确传导下去。可以相信，在未来几年内，会出现一个理想的数学模型研究信号传导的机理，它将极大推动人类对信号转导的认识。信号转导中还存在一个定位传导问题。细胞接受外界信号，细胞内蛋白质传导这一信号，但信号并非遍布整个细胞，而是局限于细胞的局部。而且同一信号在细胞的不同部位，最终产生的效应也将是不同的，这种信号转导的定位特征，使信号转导变得更为复杂而有趣。目前有关信号的定位研究还仅仅局限于神经细胞和心肌细胞的信号研究，但相信这种现象同样存在于所有的细胞类型中。

1细胞信号转导的研究

1.1信号转导受体

受体位于细胞膜上或细胞内，核受体包括甾体激素受体、甲状腺素受体、维甲酸受体。存在于细胞浆和核内。当其与配体结合后发生构象变化，能与核内靶基因中的激素反应元件结合，激活或抑制靶基因，调节机体的生长、发育、生殖与参与体内的免疫与炎症反应。能特异性识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，膜受体多为镶嵌糖蛋白：胞内受体全部为DNA结合蛋白。受体在细胞信息传递过程中起极为重要的作用。信号转导受体分为膜受体和保内受体，其中膜受体非为环状受体，蛇型受体，单跨膜α-螺旋受体。而保内手提名于胞液或胞核，结合信号分子后，受体表现为反式作用因子，可结合DNA顺式作用元件，活化基因转录及表达。包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。 胞内受体都是单链蛋白，有4个结构区：①高度可变区②DNA结合区③激素结合区④绞链区。

1.2细胞信号转导的主要途径

1.2.1．G蛋白介导的信号转导途径G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合。由 、 和γ亚基组成的异三聚体在膜受体与效应器之间起中介作用。小G蛋白只具有G蛋白 亚基的功能，参与细胞内信号转导。信息分子与受体结合后，激活不同G蛋白，有以下几种途经：（1）腺苷酸环化酶途径通过激活G蛋白不同亚型，增加或抑制腺苷酸环化酶（AC）活性，调节细胞内cAMP浓度。cAMP可激活蛋白激酶A（PKA），引起多种靶蛋白磷酸化，调节细胞功能。（2）磷脂酶途径激活细胞膜上磷脂酶C(PLC)，催化质膜磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）水解，生成三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DG）。IP3促进肌浆网或内质网储存的Ca2+释放。Ca2+可作为第二信使启动多种细胞反应。Ca2+与钙调蛋白结合，激活Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶或磷酸酯酶，产生多种生物学效应。DG与Ca2+能协调活化蛋白激酶C（PKC）。 1.2.2．受体酪氨酸蛋白激酶(RTPK)信号转导途径受体酪氨酸蛋白激酶超家族的共同特征是受体本身具有酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性，配体主要为生长因子。RTPK 途径与细胞增殖肥大和肿瘤的发生关系密切。配体与受体胞外区结合后，受体发生二聚化后自身具备(TPK)活性并催化胞内区酪氨酸残基自身磷酸化。RTPK的下游信号转导通过多种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的级联激活：（1）激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），（2）激活蛋白激酶C（PKC），（3）激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K），从而引发相应的生物学效应。1.2.3．非受体酪氨酸蛋白激酶途径此途径的共同特征是受体本身不具有TPK活性，配体