第八章 細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

1、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)：信號轉(zhuǎn)導(dǎo)：指細(xì)胞將外部信號轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨響?yīng)答指細(xì)胞將外部信號轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨響?yīng)答反應(yīng)的過程，是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵過程。反應(yīng)的過程，是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵過程。細(xì)胞信號傳遞細(xì)胞信號傳遞（cell signaling）：通過信號分子）：通過信號分子與受體的相互作用，將外界信號經(jīng)細(xì)胞質(zhì)膜傳遞與受體的相互作用，將外界信號經(jīng)細(xì)胞質(zhì)膜傳遞至細(xì)胞內(nèi)部，通常傳遞至細(xì)胞核，并引發(fā)特異生至細(xì)胞內(nèi)部，通常傳遞至細(xì)胞核，并引發(fā)特異生物學(xué)效應(yīng)的過程。物學(xué)效應(yīng)的過程。圖圖 細(xì)胞通訊的方式及引起的某些反應(yīng)細(xì)胞通訊的方式及引起的某些反應(yīng) 生命是一個(gè)完整的自然的生命是一個(gè)完整的自然的信息處理系統(tǒng)。信息處理系統(tǒng)。2. 膜表面分

2、子接觸通訊膜表面分子接觸通訊通過與質(zhì)膜結(jié)合的信號分子與其相接觸的靶細(xì)胞質(zhì)膜上的通過與質(zhì)膜結(jié)合的信號分子與其相接觸的靶細(xì)胞質(zhì)膜上的受體分子相結(jié)合，影響其他細(xì)胞。如精子和卵子之間的識受體分子相結(jié)合，影響其他細(xì)胞。如精子和卵子之間的識別，別，T與與B淋巴細(xì)胞間的識別。淋巴細(xì)胞間的識別。3.細(xì)胞間隙連接細(xì)胞間隙連接connexon二、信號分子與受體二、信號分子與受體相同的信號分子在不同的靶細(xì)胞中引起不同的應(yīng)答相同的信號分子在不同的靶細(xì)胞中引起不同的應(yīng)答 不同類型的細(xì)胞以不同的方式對神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿作出應(yīng)答。在不同類型的細(xì)胞以不同的方式對神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿作出應(yīng)答。在(a)和和(b)中，信號分子與相同的受

3、體蛋白結(jié)合，但由于細(xì)胞的功能不同，引起不同中，信號分子與相同的受體蛋白結(jié)合，但由于細(xì)胞的功能不同，引起不同的反應(yīng)的反應(yīng) 二、信號分子與受體二、信號分子與受體三、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)及其特性三、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)及其特性胞外信號分子受體胞內(nèi)信號分子靶蛋白新陳代謝酶 基因調(diào)控蛋白 細(xì)胞支架蛋白改變新陳代謝 改變基因表達(dá)改變細(xì)胞形狀或運(yùn)動細(xì)胞信號途徑的組成細(xì)胞信號途徑的組成組成從細(xì)胞表面到細(xì)胞核的信號組成從細(xì)胞表面到細(xì)胞核的信號途徑的各類信號蛋白組分途徑的各類信號蛋白組分支架蛋白支架蛋白轉(zhuǎn)承蛋白轉(zhuǎn)承蛋白接頭蛋白接頭蛋白分歧蛋白分歧蛋白放大和轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白放大和轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白潛在基因調(diào)控蛋白潛在基因調(diào)控蛋白細(xì)胞內(nèi)中介小分子細(xì)胞

4、內(nèi)中介小分子整合蛋白整合蛋白錨蛋白錨蛋白修飾蛋白修飾蛋白信使蛋白信使蛋白核膜核膜靶蛋白靶蛋白信號應(yīng)答元件信號應(yīng)答元件基因轉(zhuǎn)錄基因轉(zhuǎn)錄質(zhì)膜質(zhì)膜細(xì)胞內(nèi)受體的本質(zhì)：細(xì)胞內(nèi)受體的本質(zhì)：激素激活的基因調(diào)控蛋白。激素激活的基因調(diào)控蛋白。三個(gè)結(jié)構(gòu)域：三個(gè)結(jié)構(gòu)域：C-C-端激素結(jié)合位點(diǎn)、中部的端激素結(jié)合位點(diǎn)、中部的DNADNA或或Hsp90Hsp90結(jié)合位點(diǎn)（富含結(jié)合位點(diǎn)（富含CysCys、鋅指結(jié)構(gòu)）、鋅指結(jié)構(gòu)）、N-N-端轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。端轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。影響細(xì)胞分化等長期的生物學(xué)效應(yīng)影響細(xì)胞分化等長期的生物學(xué)效應(yīng)Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro Ferid Mura

5、d n 腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶：跨膜12次。在Mg2+或Mn2+的存在下，催化ATP生成cAMP。Adenylate cyclasen環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶（cAMP phosphodiesterase, PDE）：降解cAMP生成5-AMP，起終止信號的作用。Degredation of cAMPn蛋白激酶蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）：由兩個(gè)催化亞基和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基組成。cAMP與調(diào)節(jié)亞基結(jié)合，使調(diào)節(jié)亞基和催化亞基解離，釋放出催化亞基，激活蛋白激酶A的活性。被激活的蛋白激酶被激活的蛋白激酶A可以以兩種方式起作用可以以兩種方式起作用:PKA 使其靶酶磷酸

6、化：絲氨酸、蘇氨酸殘基，使其靶酶磷酸化：絲氨酸、蘇氨酸殘基，細(xì)胞快細(xì)胞快速應(yīng)答胞外信號的過程。速應(yīng)答胞外信號的過程。接激活特特的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，接激活特特的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，緩慢應(yīng)答胞外信號的緩慢應(yīng)答胞外信號的過程。過程。GPK：糖原磷酸化酶激酶：糖原磷酸化酶激酶 GP:糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶 GS: 糖原合成酶糖原合成酶 IP：磷蛋白磷酸酶抑制蛋白：磷蛋白磷酸酶抑制蛋白 PP:磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶uGi調(diào)節(jié)模型調(diào)節(jié)模型 通過通過亞基與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合，接抑制酶的活性；亞基與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合，接抑制酶的活性； 通過通過亞基復(fù)合物與游離亞基復(fù)合物與游離Gs的的亞基結(jié)合，阻斷亞基結(jié)合，阻斷Gs的的

7、亞基對腺苷酸環(huán)化酶的活化。亞基對腺苷酸環(huán)化酶的活化。 霍亂毒素：霍亂毒素：能催化ADP核糖基共價(jià)結(jié)合到Gs的亞基上，使亞基喪失GTP酶的活性，處于持續(xù)活化狀態(tài)。導(dǎo)致霍亂病患者細(xì)胞內(nèi)Na+和水持續(xù)外流，產(chǎn)生嚴(yán)重腹瀉而脫水。 百日咳毒素百日咳毒素抑制Gi的活性。為什么不同的信號（配體）通過類似的機(jī)制會引發(fā)多種不同的細(xì)胞反應(yīng)？為什么不同的信號（配體）通過類似的機(jī)制會引發(fā)多種不同的細(xì)胞反應(yīng)？Controls on Cytosolic Calcium配體、受體配體釋放配體通道打開配體受體結(jié)合4化學(xué)感受器中的化學(xué)感受器中的G蛋白蛋白 氣味分子與受體結(jié)合，激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)氣味分子與受體結(jié)合，激活腺苷酸環(huán)化酶，產(chǎn)生生cAMP，開啟，開啟cAMP門控陽離子通道，引起鈉門控陽離子通道，引起鈉離子內(nèi)流，膜去極化，產(chǎn)生神經(jīng)沖動，形成嗅離子內(nèi)流，膜去極化，產(chǎn)生神經(jīng)沖動，形成嗅覺或味覺。覺或味覺。Ras-GEFRaf is a PK that triggers MAP-K pathwayCell proliferationRPTK-Ras Pathway4. 酪氨酸激酶連接的受體酪氨酸激酶連接的受體cAMP的信號通路主要是引起細(xì)胞代謝變化,特別是糖的代謝