分子生物學(xué)原理-細(xì)胞信息傳遞

分子生物學(xué)原理-細(xì)胞信息傳遞細(xì)胞信息傳遞是細(xì)胞與環(huán)境之間信息交流的過程，是細(xì)胞生存和發(fā)展的基本條件。本次演講將重點(diǎn)介紹細(xì)胞信息傳遞的原理、機(jī)制、調(diào)控及潛在應(yīng)用。生物大分子介紹蛋白質(zhì)由氨基酸組成，參與細(xì)胞許多生理過程，如酶促反應(yīng)、膜轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞骨架等。核酸DNA和RNA，是存儲(chǔ)和傳遞遺傳信息的重要分子。DNA儲(chǔ)存遺傳物質(zhì)，RNA則參與蛋白質(zhì)合成等重要生命過程。DNA的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)包含4種堿基：腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和鱗狀細(xì)胞脫氧核糖核酸。功能DNA是建立和保持生命的基礎(chǔ)，具有重要的遺傳信息存儲(chǔ)和復(fù)制功能。RNA的類型及功能1信使RNA（mRNA）攜帶DNA的遺傳信息，參與蛋白質(zhì)合成。2轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）與氨基酸結(jié)合，將其輸送到翻譯體進(jìn)行蛋白質(zhì)合成。3核糖體RNA（rRNA）核糖體的主要組成部分，參與蛋白質(zhì)合成。轉(zhuǎn)錄：從DNA到RNA1開放DNA片段由轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)。RNA聚合酶結(jié)合DNA模板鏈。2RNA合成基于模板鏈，形成mRNA。3RNA加工獲得成熟mRNA包括剪接、修飾及核苷酸的添加。基因表達(dá)的調(diào)控與機(jī)制啟動(dòng)子區(qū)與轉(zhuǎn)錄因子在此區(qū)域?qū)ふ蚁嚓P(guān)的轉(zhuǎn)錄因子綁定位點(diǎn)，是否都被占據(jù)，將決定某基因是轉(zhuǎn)錄活躍還是抑制。表觀遺傳學(xué)改變包括DNA甲基化、組蛋白修飾等，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期基因表達(dá)的調(diào)控和傳遞。微小RNA的調(diào)控作為短RNA分子，它可以在轉(zhuǎn)錄后系統(tǒng)地靶向基因表達(dá)的調(diào)控。翻譯：從RNA到蛋白質(zhì)翻譯過程在核糖體的參與下，tRNA帶有氨基酸序列匹配mRNA，構(gòu)成多肽鏈。密碼子表由4種核苷酸和3個(gè)堿基構(gòu)成，3個(gè)堿基構(gòu)成一個(gè)密碼子，對(duì)應(yīng)一個(gè)氨基酸。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能1肽鏈的折疊由氨基酸的相互作用形成蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)。2二級(jí)結(jié)構(gòu)包括α螺旋和β折疊結(jié)構(gòu)。3功能蛋白質(zhì)參與細(xì)胞的生命過程，如催化反應(yīng)、細(xì)胞運(yùn)輸、功能性膜等。轉(zhuǎn)錄因子的功能和調(diào)控1轉(zhuǎn)錄因子功能結(jié)合某一特定轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，在某些特定情況下使DNA訪問。2調(diào)控包括信號(hào)物質(zhì)介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子激活，表觀遺傳學(xué)等因素。酶聯(lián)受體及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路激活酶聯(lián)受體可使其內(nèi)部激酶活性改變，進(jìn)而啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑涉及受體激活后的一系列反應(yīng)，可引發(fā)細(xì)胞基因表達(dá)的改變、蛋白合成、細(xì)胞增殖等。常見的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑包括RTK、G蛋白偶聯(lián)受體等。第二信使的介紹1介紹廣義上指介于受體和內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子之間的離子或小分子信使，具有中介轉(zhuǎn)導(dǎo)生物學(xué)過程的調(diào)控作用。2常見的第二信使包括cAMP、Ca2+、diacylglycerol等。荷爾蒙的作用機(jī)制1激素分類涵蓋多類激素，如胰島素、雌激素、睪酮等。2作用機(jī)制通過靶細(xì)胞的激素受體結(jié)合進(jìn)而引發(fā)一系列生理反應(yīng)和代謝調(diào)節(jié)。3調(diào)節(jié)激素的分泌和作用通過一系列反饋調(diào)節(jié)機(jī)制調(diào)控。細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑介紹利用細(xì)胞內(nèi)分佈的信號(hào)傳導(dǎo)分子等機(jī)制完成對(duì)重要分子的調(diào)節(jié)。信號(hào)分子常見有tyrosinekinase，serine/threoninekinase，JAK-STATsignalpathway等。細(xì)胞外的信號(hào)傳導(dǎo)途徑1激素信號(hào)包括雌激素、甲狀腺激素、胰島素等；需經(jīng)由酶聯(lián)受體及G蛋白偶聯(lián)受體完成信號(hào)的傳遞。2外體介導(dǎo)信號(hào)依靠細(xì)胞外分泌物、降解產(chǎn)物和細(xì)胞內(nèi)小分子介導(dǎo)的信號(hào)傳遞。3免疫系統(tǒng)傳導(dǎo)途徑包括IL10、INFγ等免疫因子的傳導(dǎo)途徑。HeterotrimericG蛋白的介紹1介紹三個(gè)亞單位組成，是轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞外的信號(hào)分子的關(guān)鍵代表性蛋白。2作用調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶的活性和環(huán)磷腺苷內(nèi)二酯酶的活性等。細(xì)胞周期及調(diào)控介紹細(xì)胞在自身生命周期中穿過G0期、G1期、S期、G2期和M期等重要階段。調(diào)控包括細(xì)胞止增長(zhǎng)功能、細(xì)胞周期檢查點(diǎn)、凋亡及細(xì)胞增殖等調(diào)控機(jī)制。細(xì)胞凋亡的調(diào)與機(jī)制1介紹細(xì)胞凋亡是一種自我調(diào)節(jié)的細(xì)胞死亡機(jī)制，限制不必要的細(xì)胞增殖并消除老化和不正常細(xì)胞。2調(diào)節(jié)包括外部信號(hào)的細(xì)胞應(yīng)答、細(xì)胞內(nèi)各種生物分子水平及活性的細(xì)節(jié)調(diào)控等。信號(hào)通路的調(diào)節(jié)與治療1目的通過控制信號(hào)通路調(diào)節(jié)生物功能及治療一系列疾病。2具體各種細(xì)瘤的治療依據(jù)對(duì)信號(hào)通路的了解，發(fā)展出相應(yīng)的靶向治療手段，如卵巢癌、結(jié)直腸癌等。3調(diào)節(jié)方法包括化學(xué)控制、免疫細(xì)胞治療以及基因修飾等。信號(hào)通路與腫瘤的關(guān)系腫瘤形成的原因細(xì)胞生長(zhǎng)過快或凋亡受阻以及信號(hào)通路的突變等。信號(hào)通路與腫瘤的關(guān)系包括PI3K/Akt、Wnt/B-catenin、RAS/MAPK等通路的突變與癌癥之間的密切關(guān)系。治療應(yīng)用通過對(duì)信號(hào)通路的研究，應(yīng)用相應(yīng)的靶向治療手段，如基因或細(xì)胞治療等。神經(jīng)系統(tǒng)信號(hào)傳導(dǎo)1介紹根據(jù)不同的刺激源，神經(jīng)元可在神經(jīng)元之間或神經(jīng)元和其靶細(xì)胞之間傳遞信號(hào)。2信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參考細(xì)胞外的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，仍然是蛋白激酶信號(hào)通路、鳥嘌呤環(huán)化酶等。3功能神經(jīng)元通過信號(hào)傳導(dǎo)達(dá)到神經(jīng)調(diào)節(jié)和神經(jīng)干預(yù)等功能。免疫系統(tǒng)信號(hào)傳導(dǎo)1主要信號(hào)分子包括干擾素和干擾素受體、白介素、腫瘤壞死因子、T細(xì)胞受體、B細(xì)胞受體、NK受體等。2功能免疫細(xì)胞通過信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)達(dá)到進(jìn)一步的鑒別外源性和內(nèi)源性纖維層，進(jìn)而以保護(hù)機(jī)體免受病原體傷害。細(xì)胞信息傳遞的臨床應(yīng)用1臨床應(yīng)用涉及癌癥、糖尿病、自身免疫性疾病等多種疾病的診斷、治療和預(yù)防等方面。2應(yīng)用方式包括掌握信號(hào)通路的特定靶標(biāo)，阻斷不正常的信號(hào)傳遞，或在某些情況下適當(dāng)強(qiáng)化信號(hào)傳遞。3發(fā)展前景隨著分子遺傳學(xué)、生物化學(xué)和病癥治療等領(lǐng)域的快速發(fā)展，細(xì)胞信息傳遞給予了疾病相關(guān)物質(zhì)層的更深層次的闡釋。未來細(xì)胞信息傳遞的研究發(fā)展方向1研