第十三章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

第十三章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞通訊：(cellcommunication)：一個(gè)細(xì)胞發(fā)出的信息通過(guò)介質(zhì)傳遞到另一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)的過(guò)程。細(xì)胞通訊的三種方式及其反應(yīng)1、信號(hào)分子；2、細(xì)胞表面分子粘著或連接；3細(xì)胞外基質(zhì)信號(hào)分子受體第二信使效應(yīng)蛋白效應(yīng)蛋白生物效應(yīng)肌肉收縮分泌代謝基因表達(dá)一、概論信號(hào)分子介導(dǎo)的細(xì)胞通訊由細(xì)胞分泌的各種能夠調(diào)節(jié)機(jī)體功能的生理活性物質(zhì)是一類重要的信號(hào)分子，它們通過(guò)與細(xì)胞膜上或胞內(nèi)受體(recetpor)特異性結(jié)合，將信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳給相應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)系統(tǒng)，使細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction)

信號(hào)傳導(dǎo)強(qiáng)調(diào)信號(hào)的產(chǎn)生、分泌與傳送,即信號(hào)分子從合成的細(xì)胞中釋放出來(lái),然后進(jìn)行傳遞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)強(qiáng)調(diào)信號(hào)的接收與接收后信號(hào)轉(zhuǎn)換的方式(途徑)和結(jié)果,包括配體與受體結(jié)合、第二信使的產(chǎn)生及其后的級(jí)聯(lián)反應(yīng)等,即信號(hào)的識(shí)別、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)換。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction)與信號(hào)傳導(dǎo)(cellsignalling)

第十三章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第一節(jié)信號(hào)以及細(xì)胞傳遞信號(hào)的要素第二節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的特征(略)第三節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系(自學(xué))第一節(jié)信號(hào)及細(xì)胞傳遞信號(hào)的要素作用于細(xì)胞的信號(hào)構(gòu)成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的要素受體

G蛋白細(xì)胞內(nèi)第二信使蛋白質(zhì)激酶一、作用于細(xì)胞的信號(hào)

包括物理、化學(xué)及生物信號(hào)最廣泛的為化學(xué)信號(hào)，分為：1、內(nèi)分泌系統(tǒng)的激素(endocrine)特點(diǎn)：低濃度、長(zhǎng)時(shí)效、全身性2、神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)突觸、突觸受體3、旁分泌(paracrine)系統(tǒng)或自分泌(autocrine)系統(tǒng)的生長(zhǎng)因子或細(xì)胞因子三類信號(hào)分子及其信號(hào)傳導(dǎo)方式信號(hào)分子舉例二、構(gòu)成信號(hào)系統(tǒng)的要素

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑包括：將外部信號(hào)轉(zhuǎn)換成內(nèi)部信號(hào)途徑；內(nèi)部信號(hào)經(jīng)一定途徑(有多種信號(hào)途徑綜合形成網(wǎng)絡(luò)并可級(jí)聯(lián)放大)引起應(yīng)答。包括受體、G蛋白、細(xì)胞內(nèi)第二信使、蛋白質(zhì)激酶等兩類信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑：1、通過(guò)G蛋白

2、受體具有酶活性第二信使的產(chǎn)生與作用蛋白激酶和蛋白質(zhì)磷酸酶構(gòu)成的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)途徑：

蛋白質(zhì)磷酸化與去磷酸化為基本途徑

細(xì)胞對(duì)外部信號(hào)的應(yīng)答是信號(hào)的不同組合產(chǎn)生的綜合性反應(yīng)

細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的級(jí)聯(lián)放大作用

二、構(gòu)成信號(hào)系統(tǒng)的要素

1、受體(receptor)

一類存在于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)的特殊蛋白質(zhì)，能特異性識(shí)別細(xì)胞外生物活性物質(zhì)并與之結(jié)合，激活細(xì)胞內(nèi)一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使細(xì)胞對(duì)外界刺激產(chǎn)生相應(yīng)的效應(yīng)。與受體結(jié)合的生物活性物質(zhì)統(tǒng)稱為配體(ligand)。受體分為：膜受體與細(xì)胞內(nèi)受體

膜受體與細(xì)胞內(nèi)受體三種類型的膜受體(細(xì)胞表面受體)

離子通道關(guān)聯(lián)受體

G蛋白關(guān)聯(lián)受體

無(wú)酪氨酸激酶活性的酶聯(lián)受體

有細(xì)胞內(nèi)催化結(jié)構(gòu)域的酶聯(lián)受體

細(xì)胞內(nèi)受體

受體作用的特點(diǎn)A受體分子的立體構(gòu)型決定受體的特異性B配體具備高度親和力C受體被配體完全結(jié)合后呈現(xiàn)可飽和性D受體與配體的結(jié)合及解離在可逆的動(dòng)態(tài)平衡中E調(diào)節(jié)性基于受體的磷酸化與非磷酸

膜受體與細(xì)胞識(shí)別概念：細(xì)胞識(shí)別指細(xì)胞對(duì)同種或異種細(xì)胞、同源或異源細(xì)胞以及對(duì)自己和異己物質(zhì)分子的認(rèn)識(shí)和鑒別。某些細(xì)胞識(shí)別現(xiàn)象：1907年H.V.Wilson紅色、黃色海綿實(shí)驗(yàn)；巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞吞噬病菌；受精過(guò)程精卵識(shí)別。機(jī)制：膜糖蛋白、凝集素應(yīng)用抗體研究細(xì)胞識(shí)別海綿細(xì)胞聚集的機(jī)制中性粒細(xì)胞表面糖蛋白與細(xì)胞識(shí)別

細(xì)胞識(shí)別的幾種方式2、G蛋白

全稱鳥苷酸結(jié)合蛋白(guaninenucleotide-bindingprotein)特點(diǎn)：①由a、b、g亞基組成的異聚體；②具有GTP酶(GTPase)的活性，能結(jié)合GTP或GDP；③其本身的構(gòu)象改變可活化效應(yīng)蛋白。分類：刺激性G蛋白Gs、抑制性G蛋白GiAlfredG.GilmanMartinRodbell1994年醫(yī)學(xué)和生理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者G蛋白偶聯(lián)系統(tǒng)(膜結(jié)合機(jī)器)：表面受體(七次跨膜)、G蛋白和效應(yīng)物受體、G蛋白、效應(yīng)蛋白和細(xì)胞效應(yīng)G蛋白作用機(jī)制G蛋白作用機(jī)制某些G蛋白的功能效應(yīng)物G蛋白作用腺苷酸環(huán)化酶Gs

激活酶活性

Gi抑制酶活性K+離子通道Gi打開(kāi)離子通道磷脂酶CGp激活酶活性cGMP磷酸二脂酶Gt激活酶活性3、細(xì)胞內(nèi)第二信使

第二信使(secondmessenger)指受體被激活后在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的、能介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的活性物質(zhì)。包括：3’,5’-環(huán)腺苷酸(cAMP)、3’,5’-環(huán)鳥苷酸(cGMP)、鈣離子、DAG、IP3及一氧化氮(NO)、活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)等sutherland發(fā)現(xiàn)第二信使而獲得1971諾貝爾獎(jiǎng)(1)、cAMPG蛋白作用于腺苷酸環(huán)化酶AC腺苷酸環(huán)化酶AC催化ATP生成第二信使cAMPcAMP激活蛋白激酶A蛋白質(zhì)磷酸與去磷酸化在激素應(yīng)答中的作用EdwinG.KrebsEdmondH.Fischer1992年醫(yī)學(xué)和生理學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者發(fā)現(xiàn)可逆性蛋白磷酸化cAMP作用的靶分子cAMP-PKA通路調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄cAMP與蛋白激酶對(duì)細(xì)胞活性的影響cAMP信號(hào)的終止：

cAMP磷酸二酯酶(PDE)cAMP信號(hào)傳遞模型(2)鈣離子：細(xì)胞中鈣濃度的調(diào)節(jié)鈣-鈣調(diào)蛋白(calmodulin,CaM)復(fù)合體的分子結(jié)構(gòu)及對(duì)酶的調(diào)節(jié)CaM-蛋白激酶II的激活鈣信號(hào)的消除(3)、cGMP兩種鳥苷酸環(huán)化酶：mGC、sGC鳥苷酸環(huán)化酶GC及其配體cGMP作用的的靶分子(4)DAG與IP3：磷脂酰肌醇信號(hào)通路磷脂酶C-β催化PIP2水解生成DAG和IP3蛋白激酶C的激活過(guò)程及將要引起的應(yīng)答蛋白激酶C激活特定基因的兩種途徑(5)NONO合酶催化NO形成NO與cGMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑4、蛋白質(zhì)激酶

蛋白質(zhì)激酶是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶，其作用是將ATP的g磷酸基轉(zhuǎn)移到它們的底物上特定氨基酸殘基上去。分為：蛋白質(zhì)酪氨酸激酶(tyrosineprotein-specifickinase,PTK)：又可分為受體酪氨酸激酶(receptortyrosinekinase,RTK)與非受體酪氨酸激酶蛋白質(zhì)絲氨酸/蘇氨酸激酶其他激酶：PLC、磷脂酰肌醇-3激酶(phosphoinositide-3-kinase，PI3-K)(1)受體酪氨酸激酶

幾種主要的酪氨酸激酶受體

受體酪氨酸激酶激活后形成胞內(nèi)信號(hào)傳遞復(fù)合物

(2)非受體酪氨酸激酶

有SRC、Tec、Csk、Fes、Abl、Syk/ZAP-70、Fak和JAK等亞類。有SH2和SH3等同源結(jié)構(gòu)域，常與一些非催化型受體偶聯(lián)，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮作用。

干擾素誘導(dǎo)JAK、STAT復(fù)合體及調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄機(jī)制

(3)絲\蘇氨酸激酶

通過(guò)變構(gòu)而激活蛋白，催化底物蛋白絲\蘇氨酸殘基磷酸化，PKA、蛋白激酶B(proteinkinaseB,PKB)、PKC、PKG、CaMK和絲裂原激的蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkianse,MAPK)、Raf-1等均屬此類。

生長(zhǎng)因子介導(dǎo)的信號(hào)途徑中，有多種酪氨酸激酶、接頭蛋白及絲/蘇氨酸激酶通過(guò)級(jí)聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

第二節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)的特征信號(hào)分子存在的暫時(shí)性信號(hào)分子活性的可逆性變化蛋白質(zhì)的磷酸化與去磷酸化是信號(hào)分子激活的共同機(jī)制二聚作用是調(diào)節(jié)信號(hào)通路的一個(gè)重要機(jī)制信號(hào)通路的連貫性與放大作用信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的專一性與通用性多途徑、多層次的細(xì)胞信號(hào)傳遞通路具有收斂或發(fā)散)的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)化cAMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中的放大作用

來(lái)自G蛋白偶聯(lián)受體、整聯(lián)蛋白和RTK所轉(zhuǎn)導(dǎo)的信號(hào)都收斂到Ras蛋白

兩類受體所介導(dǎo)的信號(hào)通路形成的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了信號(hào)通路的收斂、發(fā)散與交談

兩個(gè)主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑間的信息交談(crosstalk)

來(lái)自于EGF受體的信號(hào)能夠分成幾個(gè)不同的途徑進(jìn)行傳遞

四條平行的胞內(nèi)信號(hào)通路與它們之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系

練習(xí)判斷1、激素作為信號(hào)分子,只作用于膜受體。2、“Cellsignalling”與“

Signaltransduction”在意義上是相同的

3、細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是細(xì)胞接收信號(hào),并對(duì)信號(hào)作出綜合性反應(yīng)的過(guò)程,它的復(fù)雜性表現(xiàn)在細(xì)胞外信號(hào)的多樣性和細(xì)胞內(nèi)各信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的整合

4、親脂性信號(hào)分子的受體通常位于細(xì)胞核內(nèi)

5、胞內(nèi)受體一般處于受抑制狀態(tài),細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的作用是解除抑制

6、Ca2+

激酶同PKA、PKC、酪氨酸蛋白激酶一樣,都是使靶蛋白的絲氨酸和蘇氨酸磷酸化。

7、cAMP、cGMP、DG、IP3都是細(xì)胞內(nèi)第二信使,它們的產(chǎn)生都同G蛋白有關(guān)。8、通常將受體上同信號(hào)分子結(jié)合的部位稱作效應(yīng)器。選擇1、乙酰膽堿受體屬于(

)系統(tǒng)。

a．酶聯(lián)受體b．酶聯(lián)受體

c．通道偶聯(lián)受體d.以上都不是2、心鈉肽是心房肌細(xì)胞產(chǎn)生的肽激素,對(duì)血壓具有調(diào)節(jié)作用。心鈉肽作為第一信使作用于受體,并在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使,下面四種第二信使中哪一種對(duì)于心鈉肽具有應(yīng)答作用?

a.cAMPb.cGMPc.Ca2+d.DAG3、下列關(guān)于信息分子的描述中,不正確的一項(xiàng)是()。

a.本身不介于催化反應(yīng)

b.本身不具有酶的活性

c.能夠傳遞信息

d.可作為作用底物4、下列通訊系統(tǒng)中,受體可進(jìn)行自我磷酸化的是()。

a.鳥苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)

b.酪氨酸蛋白激酶系統(tǒng)

c.腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)

d.肌醇磷脂系統(tǒng)5、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是通過(guò)()的方式實(shí)現(xiàn)的。

a.活化酪氨酸激酶

b.活化腺苷酸環(huán)化酶

c.活化磷酸二酯酶

d.抑制腺苷酸環(huán)化酶6、動(dòng)物細(xì)胞間信息的傳遞主要是通過(guò)()。

a.緊密連接

b.間隙連接

c.橋粒

d.胞間連絲7、