细胞生物学课件：12 第十二章：细胞信号转导
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在其他细胞中激 活PKG
12-8
谷氨酸、乙酰 胆碱、组胺等
（Ca2+/钙调素敏感蛋白）
精氨酸
一氧化氮信号
12-8
谷氨酸、乙酰胆碱、组胺等
（Ca2+/钙调素敏感蛋白）
GC二聚体， 每个亚单位均 有两个酶活性 部位
结合部位
以神经肽为主
催化部位
在视网膜光感受 器，cGMP直接 作用于离子通道。
在其他细胞中激 活PKG
在某些分泌细胞，需要几个小时， 激活的 PKA 进入细胞核，将CRE结合蛋白磷酸化，调 节相关基因的表达。
Glycogen b骨re骼ak肌do中wn的in糖s原ke降let解al muscle
鸟苷酸环化酶
结合部位 催化部位
以神经肽为主
在视网膜光感受 器，cGMP直接 作用于Na+离子 通道。
Ferid Murad
区别
I型激动剂 II型激动剂 I型拮抗剂 II型拮抗剂
结合于受体的部位 和内源配体的相比
相同
不同
相同
不同
产生的细胞效应 与内源配体的效应相比
相当或更强
可增强后者
阻断或减弱
阻断或减弱
乙酰胆碱受体
受体配体 结合区域
胞质内细胞内环
七次跨膜
能被G蛋白识 别的区域
(2) G 蛋白的分子组成和类型
G 蛋白 ( G-protein) 全称为鸟苷酸接合蛋白 guanine nucleotid-binding protein
G蛋白共同特点
1、由、、 构成的异源三聚体。 2、具有GTP、GDP结合能力。 3、本身的构想改变可以激活效应
蛋白。
AC: 腺苷酸环化酶 PLC： 磷脂酶C ……
G蛋白作用模式图
神经递质：由神经元的突触前膜释放，作用于突 触后膜的受体，如乙酰胆碱、去甲肾上腺素。
局部化学介质：细胞分泌后进入细胞外液，作用 于附近的靶细胞，如NO、生长因子。
1998 年 R ． Furchgott 等 三 位 美 国 科 学 家 因 对 NO 信 号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro
《细胞生物学》
第十二章：细胞信号转导
薛定谔：“生命的基本问题是信息问题”
薛定谔著《生命是什么》
信号转导（signal transduction）
细胞之间联系的信号（第一信使）通过与 细胞膜上或胞内的受体特异性结合，将信 号转换后传给相应的胞内系统（第二信使 途径），使细胞对外界信号做出适当反应 的过程。
CRE is cAMP response element in DNA.
cAMP信号途径可表示为： 激素→ G蛋白耦联受体→G蛋白→
腺苷酸环化酶(AC)→cAMP →依赖cAMP的蛋白激酶A(PKA)→ 基因调控蛋白(CREB)磷酸化→基因转录。
不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同：
在肌肉细胞，1秒钟内可启动糖原降解为 葡糖1-磷酸，而抑制糖原合成。
受体构象改变，消耗ATP，自身磷酸化
四大胞内信使体系： 1. cAMP(环磷酸腺苷） 2. cGMP（环磷酸鸟苷） 3. DAG/IP3（二酰基甘油/三磷酸肌醇） 4. Ca2+
腺苷酸环化酶 AC G蛋白
第一信使
AC（腺苷酸环化酶）
ATP
PKA
RC RC
第一信使
AC（腺苷酸环化酶）
Mechanism of hormone action and cyclic AMP
本章知识要点
• 信号转导，第一、第二信使的概念 • 受体的类型，结构，作用特点,配体 • 4类重要的细胞内信使途径
cAMP(环磷酸腺苷） cGMP（环磷酸鸟苷） DAG/IP3（二酰基甘油/三磷酸肌醇） Ca2+
激 素：由内分泌细胞合成、经血液或淋巴循 环到达机体各部位，如胰岛素、甲状腺素、肾上腺素。
M&P
Area of Research
Signal transduction in the nervous system
Signal hypothesis of protein translocation
Role of NO as cellular messenger Structure and function of GTP-binding(G) proteins Alteration of enzyme activity by phosphorylation/dephosphorylation
第一信使 受体
第二信使途径
2002 2001 Year 2000 1999 1998 1994 1992
1971
S. Brenner, H. R. Horvitz, J. E. Sulston L. H. Hartwell, R. T. Hunt, P. M. Nurse
M&P M&P
Apoptosis key regulators of the cell cycle
G蛋白偶 配体 联受体wk.baidu.com
下游效 应蛋白
G蛋白
配体主要有：
IGF（胰岛素生长因子） PDGF(血小板衍生生长因子） M-csf（巨噬细胞集落刺激因子） EGF（表皮生长因子）
不同的酪氨酸蛋白激酶型受体
3.
4.
（微量高效） （过量无益）
（离子键、氢键、范德华力…）
促进结合： eg. EGF表皮生长因子 减弱结合： eg. 类固醇类激素
cAMP依赖的蛋 白激酶A
活化的cAMP反 应元件结合蛋白
cAMP反应元件 TGACGTCA
ATP
PDE（环核苷酸磷酸二脂酶） 5’-AMP
磷酸化
未活化的 cAMP反 应元件结合蛋白
cAMP activate PKA, which phosphorylate CREB（CRE binding protein ）protein and initiate gene transcription.
Recipient A. Carlsson, P. Greengard, E. Kandel G. Blobel R. Furchgott, L. Ignarro, F. Murad A. Gilman, M. Rodbell E. Fischer, E. Krebs
E.W. Sutherland
Prize M&P M&P M&P M&P M&P
12-8
谷氨酸、乙酰胆碱、组胺等
（Ca2+/钙调素敏感蛋白）
12-8
谷氨酸、乙酰 胆碱、组胺等
（Ca2+/钙调素敏感蛋白）
精氨酸
一氧化氮信号
12-8
谷氨酸、乙酰胆碱、组胺等
（Ca2+/钙调素敏感蛋白）
GC二聚体， 每个亚单位均 有两个酶活性 部位
结合部位
以神经肽为主
催化部位
在视网膜光感受 器，cGMP直接 作用于离子通道。
在其他细胞中激 活PKG
在某些分泌细胞，需要几个小时， 激活的 PKA 进入细胞核，将CRE结合蛋白磷酸化，调 节相关基因的表达。
Glycogen b骨re骼ak肌do中wn的in糖s原ke降let解al muscle
鸟苷酸环化酶
结合部位 催化部位
以神经肽为主
在视网膜光感受 器，cGMP直接 作用于Na+离子 通道。
Ferid Murad
区别
I型激动剂 II型激动剂 I型拮抗剂 II型拮抗剂
结合于受体的部位 和内源配体的相比
相同
不同
相同
不同
产生的细胞效应 与内源配体的效应相比
相当或更强
可增强后者
阻断或减弱
阻断或减弱
乙酰胆碱受体
受体配体 结合区域
胞质内细胞内环
七次跨膜
能被G蛋白识 别的区域
(2) G 蛋白的分子组成和类型
G 蛋白 ( G-protein) 全称为鸟苷酸接合蛋白 guanine nucleotid-binding protein
G蛋白共同特点
1、由、、 构成的异源三聚体。 2、具有GTP、GDP结合能力。 3、本身的构想改变可以激活效应
蛋白。
AC: 腺苷酸环化酶 PLC： 磷脂酶C ……
G蛋白作用模式图
神经递质：由神经元的突触前膜释放，作用于突 触后膜的受体，如乙酰胆碱、去甲肾上腺素。
局部化学介质：细胞分泌后进入细胞外液，作用 于附近的靶细胞，如NO、生长因子。
1998 年 R ． Furchgott 等 三 位 美 国 科 学 家 因 对 NO 信 号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro
《细胞生物学》
第十二章：细胞信号转导
薛定谔：“生命的基本问题是信息问题”
薛定谔著《生命是什么》
信号转导（signal transduction）
细胞之间联系的信号（第一信使）通过与 细胞膜上或胞内的受体特异性结合，将信 号转换后传给相应的胞内系统（第二信使 途径），使细胞对外界信号做出适当反应 的过程。
CRE is cAMP response element in DNA.
cAMP信号途径可表示为： 激素→ G蛋白耦联受体→G蛋白→
腺苷酸环化酶(AC)→cAMP →依赖cAMP的蛋白激酶A(PKA)→ 基因调控蛋白(CREB)磷酸化→基因转录。
不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同：
在肌肉细胞，1秒钟内可启动糖原降解为 葡糖1-磷酸，而抑制糖原合成。
受体构象改变，消耗ATP，自身磷酸化
四大胞内信使体系： 1. cAMP(环磷酸腺苷） 2. cGMP（环磷酸鸟苷） 3. DAG/IP3（二酰基甘油/三磷酸肌醇） 4. Ca2+
腺苷酸环化酶 AC G蛋白
第一信使
AC（腺苷酸环化酶）
ATP
PKA
RC RC
第一信使
AC（腺苷酸环化酶）
Mechanism of hormone action and cyclic AMP
本章知识要点
• 信号转导，第一、第二信使的概念 • 受体的类型，结构，作用特点,配体 • 4类重要的细胞内信使途径
cAMP(环磷酸腺苷） cGMP（环磷酸鸟苷） DAG/IP3（二酰基甘油/三磷酸肌醇） Ca2+
激 素：由内分泌细胞合成、经血液或淋巴循 环到达机体各部位，如胰岛素、甲状腺素、肾上腺素。
M&P
Area of Research
Signal transduction in the nervous system
Signal hypothesis of protein translocation
Role of NO as cellular messenger Structure and function of GTP-binding(G) proteins Alteration of enzyme activity by phosphorylation/dephosphorylation
第一信使 受体
第二信使途径
2002 2001 Year 2000 1999 1998 1994 1992
1971
S. Brenner, H. R. Horvitz, J. E. Sulston L. H. Hartwell, R. T. Hunt, P. M. Nurse
M&P M&P
Apoptosis key regulators of the cell cycle
G蛋白偶 配体 联受体wk.baidu.com
下游效 应蛋白
G蛋白
配体主要有：
IGF（胰岛素生长因子） PDGF(血小板衍生生长因子） M-csf（巨噬细胞集落刺激因子） EGF（表皮生长因子）
不同的酪氨酸蛋白激酶型受体
3.
4.
（微量高效） （过量无益）
（离子键、氢键、范德华力…）
促进结合： eg. EGF表皮生长因子 减弱结合： eg. 类固醇类激素
cAMP依赖的蛋 白激酶A
活化的cAMP反 应元件结合蛋白
cAMP反应元件 TGACGTCA
ATP
PDE（环核苷酸磷酸二脂酶） 5’-AMP
磷酸化
未活化的 cAMP反 应元件结合蛋白
cAMP activate PKA, which phosphorylate CREB（CRE binding protein ）protein and initiate gene transcription.
Recipient A. Carlsson, P. Greengard, E. Kandel G. Blobel R. Furchgott, L. Ignarro, F. Murad A. Gilman, M. Rodbell E. Fischer, E. Krebs
E.W. Sutherland
Prize M&P M&P M&P M&P M&P
12-8
谷氨酸、乙酰胆碱、组胺等
（Ca2+/钙调素敏感蛋白）