1、第 十 三 章细 胞 信 号 转 导,细胞通讯：(cell communication)：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。,细胞通讯的三种方式及其反应,1、信号分子；2、细胞表面分子粘着或连接；3细胞外基质,一、概 论,信号分子介导的细胞通讯,由细胞分泌的各种能够调节机体功能的生理活性物质是一类重要的信号分子，它们通过与细胞膜上或胞内受体(recetpor)特异性结合，将信号转换后传给相应的细胞内反应系统，使细胞对外界信号做出适当的反应。,信号转导(signal transduction),信号传导强调信号的产生、分泌与传送,即信号分子从合成的细胞中释放出来,然后
2、进行传递信号转导强调信号的接收与接收后信号转换的方式(途径)和结果, 包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的级联反应等, 即信号的识别、转移与转换。,信号转导(signal transduction)与信号传导(cell signalling),第十三章 细胞信号转导,第一节 信号以及细胞传递信号的要素第二节信号转导系统的特征(略)第三节信号转导与医学的关系(自学),第一节 信号及细胞传递信号的要素,作用于细胞的信号构成信号转导系统的要素受体G蛋白细胞内第二信使蛋白质激酶,一、作用于细胞的信号,包括物理、化学及生物信号最广泛的为化学信号，分为：1、内分泌系统的激素(endocrine)特点
3、：低浓度、长时效、全身性2、神经系统的神经递质突触、突触受体3、旁分泌(paracrine)系统或自分泌(autocrine)系统的生长因子或细胞因子,三类信号分子及其信号传导方式,信号分子举例,二、构成信号系统的要素,信号转导途径包括：将外部信号转换成内部信号途径；内部信号经一定途径(有多种信号途径综合形成网络并可级联放大)引起应答。包括受体、G蛋白、细胞内第二信使、蛋白质激酶等,两类信号转导途径：1、通过G蛋白2、受体具有酶活性,第二信使的产生与作用,蛋白激酶和蛋白质磷酸酶构成的细胞内信号途径：蛋白质磷酸化与去磷酸化为基本途径,细胞对外部信号的应答是信号的不同组合产生的综合性反应,细胞内信
4、号的级联放大作用,二、构成信号系统的要素,1、受体(receptor) 一类存在于细胞膜或细胞内的特殊蛋白质，能特异性识别细胞外生物活性物质并与之结合，激活细胞内一系列的生物化学反应，进而使细胞对外界刺激产生相应的效应。 与受体结合的生物活性物质统称为配体(ligand)。受体分为：膜受体与细胞内受体,膜受体与细胞内受体,三种类型的膜受体(细胞表面受体),离子通道关联受体,G蛋白关联受体,无酪氨酸激酶活性的酶联受体,有细胞内催化结构域的酶联受体,细胞内受体,受体作用的特点A 受体分子的立体构型决定受体的特异性B 配体具备高度亲和力C 受体被配体完全结合后呈现可饱和性 D 受体与配体的结合及解离
5、在可逆的动态平衡中E 调节性基于受体的磷酸化与非磷酸,膜受体与细胞识别概念：细胞识别指细胞对同种或异种细胞、同源或异源细胞以及对自己和异己物质分子的认识和鉴别。某些细胞识别现象：1907年H.V.Wilson红色、黄色海绵实验；巨噬细胞、中性粒细胞吞噬病菌；受精过程精卵识别。机制：膜糖蛋白、凝集素,应用抗体研究细胞识别,海绵细胞聚集的机制,中性粒细胞表面糖蛋白与细胞识别,细胞识别的几种方式,2 、G蛋白,全称鸟苷酸结合蛋白(guanine nucleotide-binding protein)特点： 由a、b、g亚基组成的异聚体；具有GTP酶(GTPase)的活性，能结合GTP或GDP； 其本
6、身的构象改变可活化效应蛋白。分类：刺激性G蛋白Gs、抑制性G蛋白Gi,Alfred G. Gilman,Martin Rodbell,1994 年医学和生理学诺贝尔奖获得者,G蛋白偶联系统(膜结合机器) ：表面受体(七次跨膜)、G蛋白和效应物,受体、G蛋白、效应蛋白和细胞效应,G蛋白作用机制,G蛋白作用机制,某些G蛋白的功能效应物 G蛋白 作用腺苷酸环化酶 Gs 激活酶活性 Gi 抑制酶活性K+离子通道 Gi 打开离子通道磷脂酶C Gp 激活酶活性cGMP磷酸二脂酶 Gt 激活酶活性,3 、细胞内第二信使,第二信使(second messenger)指受体被激活后在细胞内产生的、能介导信号转导
7、通路的活性物质。包括：3, 5-环腺苷酸(cAMP)、3, 5-环鸟苷酸(cGMP)、钙离子、DAG、IP3及一氧化氮(NO)、活性氧(reactive oxygen species, ROS)等,sutherland,发现第二信使而获得1971诺贝尔奖,(1)、cAMP,G蛋白作用于腺苷酸环化酶AC,腺苷酸环化酶AC催化ATP生成第二信使cAMP,cAMP激活蛋白激酶A,蛋白质磷酸与去磷酸化在激素应答中的作用,Edwin G. Krebs,Edmond H. Fischer,1992年医学和生理学诺贝尔奖获得者发现可逆性蛋白磷酸化,cAMP作用的靶分子,cAMP-PKA通路调节基因转录,cA
8、MP与蛋白激酶对细胞活性的影响,cAMP信号的终止：cAMP磷酸二酯酶(PDE),cAMP信号传递模型,(2)钙离子：细胞中钙浓度的调节,钙-钙调蛋白(calmodulin,CaM)复合体的分子结构及对酶的调节,CaM-蛋白激酶II的激活,钙信号的消除,(3)、cGMP,两种鸟苷酸环化酶：mGC、sGC,鸟苷酸环化酶GC及其配体,cGMP作用的的靶分子,(4) DAG与IP3：磷脂酰肌醇信号通路,磷脂酶C-催化PIP2水解生成DAG和IP3,蛋白激酶C的激活过程及将要引起的应答,蛋白激酶C激活特定基因的两种途径,(5) NONO合酶催化NO形成,NO与cGMP信号转导途径,4 、蛋白质激酶,蛋
9、白质激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的 g 磷酸基转移到它们的底物上特定氨基酸残基上去。分为：蛋白质酪氨酸激酶(tyrosine protein-specific kinase, PTK)：又可分为受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase , RTK)与非受体酪氨酸激酶蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶其他激酶：PLC、磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide-3-kinase，PI3-K),(1)受体酪氨酸激酶几种主要的酪氨酸激酶受体,受体酪氨酸激酶激活后形成胞内信号传递复合物,(2)非受体酪氨酸激酶有SRC 、Tec 、Csk 、Fes 、Abl 、Sy
10、k / ZAP-70、Fak和JAK等亚类。有SH2和SH3等同源结构域，常与一些非催化型受体偶联，在信号转导中发挥作用。,干扰素诱导JAK、STAT复合体及调节基因转录机制,(3)丝苏氨酸激酶 通过变构而激活蛋白，催化底物蛋白丝苏氨酸残基磷酸化，PKA、蛋白激酶B(protein kinase B, PKB)、 PKC、PKG、CaMK和丝裂原激的蛋白激酶(mitogen-activated protein kianse, MAPK)、Raf-1等均属此类。,生长因子介导的信号途径中，有多种酪氨酸激酶、接头蛋白及丝/苏氨酸激酶通过级联反应进行信号转导。,第二节 信号转导系统的特征,信号分子存
11、在的暂时性 信号分子活性的可逆性变化蛋白质的磷酸化与去磷酸化是信号分子激活的共同机制二聚作用是调节信号通路的一个重要机制信号通路的连贯性与放大作用 信号转导途径的专一性与通用性 多途径、多层次的细胞信号传递通路具有收敛或发散)的特点。网络化,cAMP信号转导过程中的放大作用,来自G蛋白偶联受体、整联蛋白和RTK所转导的信号都收敛到Ras蛋白,两类受体所介导的信号通路形成的信号网络系统，该系统包含了信号通路的收敛、发散与交谈,两个主要信号转导途径间的信息交谈(cross talk),来自于EGF受体的信号能够分成几个不同的途径进行传递,四条平行的胞内信号通路与它们之间的网络关系,练习,判断1、激
12、素作为信号分子,只作用于膜受体。2、“Cell signalling”与“ Signal transduction”在意义上是相同的 3、细胞的信号转导是细胞接收信号,并对信号作出综合性反应的过程, 它的复杂性表现在细胞外信号的多样性和细胞内各信号转导途径的整合 4、亲脂性信号分子的受体通常位于细胞核内,5、胞内受体一般处于受抑制状态, 细胞内信号的作用是解除抑制 6、Ca2+ 激酶同PKA、PKC、酪氨酸蛋白激酶一样,都是使靶蛋白的丝氨酸和苏氨酸磷酸化。 7、cAMP、cGMP、DG、IP3都是细胞内第二信使, 它们的产生都同G蛋白有关。8、通常将受体上同信号分子结合的部位称作效应器。,选择
13、,1、乙酰胆碱受体属于( )系统。a酶联受体 b酶联受体c通道偶联受体 d. 以上都不是2、心钠肽是心房肌细胞产生的肽激素,对血压具有调节作用。心钠肽作为第一信使作用于受体, 并在细胞内产生第二信使, 下面四种第二信使中哪一种对于心钠肽具有应答作用?a. cAMP b. cGMP c. Ca2+ d. DAG,3、下列关于信息分子的描述中,不正确的一项是() 。a. 本身不介于催化反应b. 本身不具有酶的活性c. 能够传递信息d. 可作为作用底物4、下列通讯系统中, 受体可进行自我磷酸化的是( )。a. 鸟苷酸环化酶系统b. 酪氨酸蛋白激酶系统c. 腺苷酸环化酶系统d. 肌醇磷脂系统,5、表皮
14、生长因子(EGF)的跨膜信号转导是通过( )的方式实现的。a. 活化酪氨酸激酶b. 活化腺苷酸环化酶c. 活化磷酸二酯酶d. 抑制腺苷酸环化酶6、动物细胞间信息的传递主要是通过 ( )。a. 紧密连接b. 间隙连接c. 桥粒d. 胞间连丝,7、在下列激酶中, 除( )外, 都是使靶蛋白的丝氨酸或苏氨酸磷酸化。a. 蛋白激酶Cb. 钙激酶c. 酪氨酸蛋白激酶d. 蛋白激酶G8、钙调素是一种钙结合蛋白, 含有( )结构域, 每个结构域可结合一个Ca2+。a. 2 b. 5 c. 4 d. 3,9、生长因子是细胞内的()。a. 营养物质b. 能源物质c. 结构物质d. 信息分比较题1、酪氨酸蛋白激酶和丝氨酸苏氨酸蛋白激酶 2、磷脂酶C和蛋白激酶C,
