细胞信号转导进展-细胞信号分子

1、 内内 容容 v绪论绪论 v第一章第一章 细胞信号分子细胞信号分子 v第二章第二章 蛋白质的可逆磷酸化蛋白质的可逆磷酸化 v第三章第三章 离子通道离子通道 v第四章第四章 核受体的作用机制核受体的作用机制 v第五章第五章 G蛋白介导的信号转导蛋白介导的信号转导 v第六章第六章 第二信使第二信使cAMP与与cGMP v第七章第七章 第二信使第二信使IP3, DAG与与Ca2+ v第八章第八章 酪氨酸蛋白激酶途径酪氨酸蛋白激酶途径 vRas-Raf-MAPK 信号途径信号途径 vPI3K/Akt 信号途径信号途径 vJAK/Stat 信号途径信号途径 v第九章第九章 TGF-/SMAD信号途径信号

2、途径 v第十章第十章 细胞凋亡信号途径细胞凋亡信号途径 v第十一章第十一章 Wnt信号途径信号途径 v第十二章第十二章 Hedgehog/Notch 途径途径 第一章第一章 细胞信号分子细胞信号分子 细胞连接细胞连接 细胞通讯方式细胞通讯方式 细胞信息传递方式细胞信息传递方式 细胞连接细胞连接 在相邻细胞表面形成的连接结构，以 加强细胞间的机械联系和组织的牢固性， 同时协助细胞间的代谢活动，这些结构称 为细胞连接细胞连接(cell junction)。 细胞连接的种类细胞连接的种类 种种 类类名名 称称 封闭连接封闭连接紧密连接紧密连接 锚定连接锚定连接 连接肌动蛋白连接肌动蛋白 黏着带黏着带

3、 黏着斑黏着斑 连接中间纤维连接中间纤维 桥粒桥粒 半桥粒半桥粒 通讯连接通讯连接 间隙连接间隙连接 化学突触化学突触 细胞连接细胞连接 Basement membrane 第一章第一章 胞间信号胞间信号 细胞连接细胞连接 细胞通讯方式细胞通讯方式 细胞信息传递方式细胞信息传递方式 细胞通讯细胞通讯 (cell communication) 一个细胞发出的信息通过介质传递到另 一个细胞产生相应的反应。细胞间的通讯对 于多细胞生物体的发生和组织的构建，协调 细胞的功能，控制细胞的生长、分裂、分化 和凋亡是必须的。 细胞通讯方式细胞通讯方式 间隙连接间隙连接 膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯

4、化学通讯化学通讯 间隙连接间隙连接 vgap junction v分布：脊椎动物分布：脊椎动物 除骨骼肌细胞及除骨骼肌细胞及 循环血细胞外的循环血细胞外的 细胞之间。细胞之间。 间隙连接的间隙连接的结构特点结构特点 v在连接处相邻细胞间有在连接处相邻细胞间有24nm 的缝隙，在间隙与两层质膜中的缝隙，在间隙与两层质膜中 有大量蛋白质颗粒，是构成间有大量蛋白质颗粒，是构成间 隙连接的基本单位，称连接子隙连接的基本单位，称连接子 （connexon）。）。 v连接子两端分别嵌入两个相邻连接子两端分别嵌入两个相邻 的细胞，由的细胞，由6个相同或相似的跨个相同或相似的跨 膜蛋白亚单位环绕而成，直径膜蛋

5、白亚单位环绕而成，直径 8nm，中心形成一个直径约，中心形成一个直径约 1.5nm的亲水性孔道的亲水性孔道。 连连 接接 子子 连连 接接 子子 v为一个多基因家庭，现已发现为一个多基因家庭，现已发现24个成员。个成员。 v根据分子量命名。根据分子量命名。 例如，例如，Cx26即分子量为即分子量为26kDa的连接子。的连接子。 v在肿瘤生长和创伤愈合等过程中都观察到某些类在肿瘤生长和创伤愈合等过程中都观察到某些类 型连接子表达的变化。因此，连接子可能对细胞型连接子表达的变化。因此，连接子可能对细胞 的生长、分化、定位及细胞形态的维持具有重要的生长、分化、定位及细胞形态的维持具有重要 意义。意义

6、。 间隙连接的间隙连接的功能功能 代谢偶联：分子量为代谢偶联：分子量为1500Da以下的水溶性小分子代以下的水溶性小分子代 谢物和谢物和信号分子信号分子可通过连接子的亲水性通道可通过连接子的亲水性通道(1.5nm)(1.5nm)， 由一个细胞进入相邻的另一个细胞由一个细胞进入相邻的另一个细胞，从而快速和可，从而快速和可 逆地促进相邻细胞对外界信号的协同反应。逆地促进相邻细胞对外界信号的协同反应。 电偶联：无须依赖神经递质或信息物质即可将一些电偶联：无须依赖神经递质或信息物质即可将一些 细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。 参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞间通过

7、间隙参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞间通过间隙 连接相互协调发育和分化。连接相互协调发育和分化。 细胞通讯方式细胞通讯方式 间隙连接间隙连接 膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯 化学通讯化学通讯 膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯 v细胞有众多的分子分布于膜的外表面。这些分子或为蛋白细胞有众多的分子分布于膜的外表面。这些分子或为蛋白 质，或为糖蛋白。这些表面分子作为细胞的触角，可以与质，或为糖蛋白。这些表面分子作为细胞的触角，可以与 相邻细胞的膜表面分子特异性地相互识别和相互作用，以相邻细胞的膜表面分子特异性地相互识别和相互作用，以 达到功能上的相互协调。这种细胞通讯方式称为达到功能上的

8、相互协调。这种细胞通讯方式称为膜表面分膜表面分 子接触通讯子接触通讯。 v膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接通讯，最为典型膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接通讯，最为典型 的例子是的例子是T淋巴细胞与淋巴细胞与抗原提呈细胞抗原提呈细胞(antigen presenting cells, APC)的相互作用。的相互作用。 T细胞与细胞与APC间的接触通讯间的接触通讯 vProfessional APCs： 树突状细胞树突状细胞(dendritic cells) 巨噬细胞巨噬细胞(macrophage) B-cells vAPCs通过吞噬作用或受体介通过吞噬作用或受体介 导的胞吞作用内化抗原，

9、抗原导的胞吞作用内化抗原，抗原 片段通过与组织相容性抗原片段通过与组织相容性抗原 (major histocompatibility complex, MHC) 的结合被提呈的结合被提呈 至至APCs表面，表面，T细胞通过与抗细胞通过与抗 原原-MHCII复合物结合而被激复合物结合而被激 活。活。 细胞间的接触通讯细胞间的接触通讯 细胞通讯方式细胞通讯方式 间隙连接间隙连接 膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯 化学通讯化学通讯 化学通讯化学通讯 v细胞可以分泌一些化学物质蛋白质或小分子细胞可以分泌一些化学物质蛋白质或小分子 有机化合物至细胞外，这些化学物质作为有机化合物至细胞外，这些化学物质

10、作为化学化学 信号信号(chemical signals)作用于其它的细胞作用于其它的细胞( (靶细靶细 胞胞) )，调节其功能，这种通讯方式称为化学通，调节其功能，这种通讯方式称为化学通 讯。讯。 v化学通讯是间接的细胞通讯，即细胞间的相互化学通讯是间接的细胞通讯，即细胞间的相互 联系不再需要它们之间的直接接触，而是以化联系不再需要它们之间的直接接触，而是以化 学信号为介质来介导的。学信号为介质来介导的。 化学信号分类化学信号分类(I) 根据其溶解性分类根据其溶解性分类 v脂溶性化学信号脂溶性化学信号: 脂溶性化学信号可以通过膜脂 双层结构进 入胞内，其受体位于胞浆或胞核内。 v水溶性化学信

11、号水溶性化学信号: 水溶性化学信号不能进入细胞， 其受体位于细胞外表面。 v所有的化学信号都必须通过与受体结合方可发挥所有的化学信号都必须通过与受体结合方可发挥 作用作用. 化学信号分类化学信号分类(II)-化学通讯化学通讯 根据分子作用的距离分类根据分子作用的距离分类 v内分泌内分泌( (endocrine) )信号信号 由内分泌器官分泌的化学信号， 并随血流作用于全身靶器官。 v旁分泌旁分泌( (paracrine) )信号信号 以细胞因子为主，主要作用于局 部的细胞，作用距离以毫米计算。 v自分泌自分泌( (autocrine) )信号信号 作用于细胞自身，作用距离在 100nm以内。

12、v化学突触化学突触 (synapse) 接触性依赖的通讯：接触性依赖的通讯： 细胞细胞 间直接接触，信号分子与受体间直接接触，信号分子与受体 都是细胞的跨膜蛋白都是细胞的跨膜蛋白 间隙连接实现代谢耦联或电间隙连接实现代谢耦联或电 耦联耦联 分泌化学信号进行通讯分泌化学信号进行通讯 特异性特异性 作用复杂性作用复杂性 时间效应不同时间效应不同 细胞通讯方式细胞通讯方式 第一章第一章 胞间信号胞间信号 细胞连接细胞连接 细胞通讯方式细胞通讯方式 细胞信息及传递方式细胞信息及传递方式 细胞信息传递方式细胞信息传递方式 v通过相邻细胞的直接接触通过相邻细胞的直接接触通讯连接通讯连接。 v通过细胞分泌各

13、种化学物质来调节其他细通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细 胞的代谢和功能胞的代谢和功能细胞识别细胞识别(cell recognition)。 细胞细胞信号信号 v物理信号：电、光、磁物理信号：电、光、磁 v生物大分子的结构信号：生物大分子的结构信号： 蛋白质、多糖、核酸的结构信息蛋白质、多糖、核酸的结构信息 v化学信号化学信号： 细胞间通讯的信号分子：细胞间通讯的信号分子：激素、神经递质与神经肽、激素、神经递质与神经肽、 局部化学介导因子、抗体、淋巴因子。局部化学介导因子、抗体、淋巴因子。 细胞内通讯的信号分子：细胞内通讯的信号分子：cAMP, cGMP, Ca2+, IP3, DAG，NO

14、。 细胞间信号分子细胞间信号分子 vExtracellular signal molecules： 凡是由细胞分泌的、能够调节特定 的靶细胞生理活动的化学物质都称为细 胞间信号分子，或第一信使第一信使。 细胞间信号分子分类细胞间信号分子分类 v根据化学本质根据化学本质： 蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、 胰岛素等） 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、 肾上腺素等） 类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等） 脂类衍生物（如前列腺素） 气体分子（如一氧化氮、一氧化碳等） 根据细胞分泌和传递信息物质的方式：根据细胞分泌和传递信息物质的方式： n神经递质神经递质 n激素激素 n局部化学介质局部化学

15、介质 n气体信号气体信号 细胞间信号分子分类细胞间信号分子分类 细胞内信号分子细胞内信号分子 v在细胞内传递特定调控信号的化学物质在细胞内传递特定调控信号的化学物质 称为称为细胞内信号分子细胞内信号分子(intracellular signal molecules) 。 v细胞内信号分子主要包括：第二信使、细胞内信号分子主要包括：第二信使、 第三信使、信号转导蛋白或酶等。第三信使、信号转导蛋白或酶等。 第二信使第二信使 v在细胞内传递信息的小分子化学物质称为在细胞内传递信息的小分子化学物质称为第二信使第二信使 (secondary messenger) v第二信使主要包括：第二信使主要包括： 环核苷酸类：如环核苷酸类：如cAMP和和cGMP 脂类衍生物：如甘油二酯（脂类衍生物：如甘油二酯（DAG）；神经酰胺，花生）；神经酰胺，花生 四烯酸四烯酸 无机物：如无机物：如Ca2+、NO 糖类衍生物：糖类衍生物： 1,4,5-三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3） 细胞膜上或细胞内能够传递特