最新生物化学DAGPKC信号传递途径PPT课件.

1、2.2.1 dagdag的生成的生成 cas 1r gq plc egf egfr(rtpkrtpk) plc dagch2-ooc-r1 ch2-ooc-r1 ch2-00c-r1ch ooc-r2 ch-ooc-r2 ch-ooc-r2 ch2-o-p-o-ch2ch2-n+-(ch3)3 ch2-o-p ch2ohpp pc-pldp磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(pc) 磷脂酸磷脂酸(pl) dag (参与长期应答参与长期应答) pip22.2 dag-pkc信号传递途径信号传递途径(参与短期应答参与短期应答)2.2.2 dag 2.2.2 dag 激活蛋白激酶激活蛋白激酶c c(1)(1) p

2、kc pkc 的种类与结构的种类与结构 单链多肽，单链多肽，586 586 737aa, 67 737aa, 67 83kd, 1283kd, 12种亚型分为三大组：种亚型分为三大组： 典型典型pkc 新型新型pkc 非典型非典型pkc 绞链区绞链区pkcpkc从功能上分：从功能上分： 4 4个保守区个保守区（c c1 1 c c4 4）被被5 5个可变区个可变区(v(v1 1 v v5 5) )间隔开间隔开c c1 1区区：富含：富含cyscys，是，是dagdag和和psps的结合部位，的结合部位，同时含有同时含有假底物序列假底物序列；c c2 2区区：是：是caca2+2+结合部位；结合

3、部位；c c3 3区区：是：是atpatp结合部位；结合部位；c c4 4区区：是底物结合部位及酶活性区，可催化底物发生磷酸化：是底物结合部位及酶活性区，可催化底物发生磷酸化 由于各类由于各类pkcpkc肽链肽链n n端调节区结构差异大，因而具有不同端调节区结构差异大，因而具有不同 的活化的活化机制机制。（2） pkc 的活化过程 cpkccpkc cpkc cpkc-cacpkc cpkc-ca2+2+ cpkc-ca cpkc-ca2+2+-dag -dag 活性酶活性酶 npkcnpkc npkc npkcnpkc npkcdag dag 活性酶活性酶 apkcapkc apkc apk

4、cps ps 活性酶活性酶 ca2+dag绞链区断裂绞链区断裂 dag诱导诱导ps辅助辅助 蛋白酶蛋白酶 dag 绞链区断裂绞链区断裂 ps辅助辅助 蛋白酶蛋白酶 绞链区断裂绞链区断裂 蛋白酶蛋白酶 “引爆复合物引爆复合物”2.2.3 pkc2.2.3 pkc的调节作用的调节作用（1 1） 参与代谢的调节参与代谢的调节 糖原合酶磷酸化而失活糖原合酶磷酸化而失活糖原合成；糖原合成； hmg-coa hmg-coa还原酶磷酸化而失活还原酶磷酸化而失活胆固醇合成。胆固醇合成。（2） 参与参与ca2+稳态的调节稳态的调节 pkc使质膜上的钙泵磷酸化而活化使质膜上的钙泵磷酸化而活化caca2+2+外流外

5、流（3 3）参与膜受体功能的调节）参与膜受体功能的调节 pkcpkc使使rtpkrtpk胞内侧胞内侧ser/thrser/thr发生磷酸化修饰，使受体钝化发生磷酸化修饰，使受体钝化（4 4） 调节靶基因转录调节靶基因转录tpa反应元件反应元件(tre)nf- b转录因子转录因子血清反应因子血清反应因子(srf) tpa tpa反应元件（反应元件（tretre）途径）途径 受受dag-pkcdag-pkc调控的一段调控的一段dnadna碱基序列碱基序列tgagtcatgagtca被称为被称为tpatpa反应元件。反应元件。 tpatpa佛波醇酯佛波醇酯，具有与，具有与dagdag相似的性质，可以

6、代替相似的性质，可以代替dagdag激活激活pkc,pkc,作用于作用于tgagtcatgagtca，影响基因表达。，影响基因表达。 在在dag-pkcdag-pkc途径中，途径中， 生长因子生长因子rtpkplcrtpkplc dagdagpkcpkc进入核进入核使核内使核内蛋白蛋白磷磷酸酶（酸酶（pppp）磷酸化而活化磷酸化而活化活化活化pppp可可使核内激活蛋白使核内激活蛋白1 1（ap-1ap-1）脱磷酸而活化脱磷酸而活化活化活化ap-1ap-1与与tpatpa反应元件（反应元件（tretre）结合）结合 基因表基因表达达促进促进细胞生长、增殖、迁移。细胞生长、增殖、迁移。tpa(cd

7、k2、rb、p21、p27、膜蛋白、膜蛋白) nf- nf- b b 反应途径反应途径 在细胞内保持低水平的持续在细胞内保持低水平的持续 活性。这对于维持免疫细胞的生长、发育，调活性。这对于维持免疫细胞的生长、发育，调 节细胞因子、趋化因子、黏附因子、生长因子、节细胞因子、趋化因子、黏附因子、生长因子、 氧化应激相关酶蛋白、急性时相蛋白等基因的表氧化应激相关酶蛋白、急性时相蛋白等基因的表 达，免疫功能的正常发挥具有重要生理意义。达，免疫功能的正常发挥具有重要生理意义。 在机体受到创伤性、感染性在机体受到创伤性、感染性 等刺激后，可使等刺激后，可使nf- b 活性异常增高，导致大量活性异常增高，

8、导致大量 慢性炎症因子（如慢性炎症因子（如il-6、il-8、gm-csf、il-1 、 tnf- 等）过度释放，引起系统性反应综合症，等）过度释放，引起系统性反应综合症， 严重时，全身多器官功能衰竭。严重时，全身多器官功能衰竭。nf- b组成型转录因子组成型转录因子诱导型转录因子诱导型转录因子 急性肺损伤、急慢性炎症反应、肿瘤形成与发急性肺损伤、急慢性炎症反应、肿瘤形成与发展、心血管疾病的发病、动脉粥样硬化的形成、艾展、心血管疾病的发病、动脉粥样硬化的形成、艾滋病病毒基因的活化等都与滋病病毒基因的活化等都与nf- b 的的过度活化过度活化有关。有关。 在病理状态下，如果能抑制在病理状态下，如

9、果能抑制nf- b 的的过度活化过度活化，则有可能缓解甚至治愈这些疾病，这已成为当前临则有可能缓解甚至治愈这些疾病，这已成为当前临床治疗学研究的热点课题。床治疗学研究的热点课题。 nf- b家族中，由家族中，由p50、p65两个亚基构成的异二两个亚基构成的异二聚体，称为聚体，称为nf- b（p50-p65）。 p65亚基亚基: n端端-核移位信号序列核移位信号序列（nls） 含有含有dna结合域结合域 基础状态下，基础状态下， nf- b异二聚体与异二聚体与i- b结合形成无活性结合形成无活性的异三聚体的异三聚体 , 使分子中的使分子中的nls被被i- b掩盖掩盖，只能停留在胞质中。只能停留在

10、胞质中。 nf- b i- b 当细胞受到当细胞受到lpslps、 il-1il-1、 tnf-tnf- 、tpatpa等刺激时，等刺激时，可使可使i- i- b b磷酸化激酶（磷酸化激酶（ikkikk）迅速激活，）迅速激活， ikkikk使使i- i- b b发生发生磷酸化磷酸化修饰（修饰（ i- i- b bserser-p-p ），）， i- i- b bserser-p-p 被被泛素化泛素化（ubiquitinubiquitin）, ,进而受到蛋白酶小体作用，进而受到蛋白酶小体作用，使使i- i- b b降解降解而与而与nf-nf- b b分离，分离， nf-nf- b b由此而活化，

11、进由此而活化，进入核，调节基因表达。入核，调节基因表达。 ikkikk可以受到多种激酶活化，如可以受到多种激酶活化，如mapkkmapkk、pkcpkc等，等，还受还受pp-2app-2a抑制。抑制。 细胞因子（细胞因子（tnf-tnf- ） 膜受体（膜受体（rtpkrtpk） plc dag pkcpkc ikk-p ikk-p nf-bi- b-pubiquitinnf-bi- b-p- ubiquitin 蛋白酶蛋白酶nf- b游离而活化游离而活化 使使i- b降解降解活化活化nf- b进入核进入核与与靶基因靶基因 b序列序列“gggactttcc-”特异结合特异结合上调多种炎症相关因子

12、的基因表达上调多种炎症相关因子的基因表达引起多种急慢性炎症反应引起多种急慢性炎症反应 活化活化nf-nf- b b还可激活还可激活bclbcl2 2家族成员家族成员a a1 1/bf/bf1-11-1抑制抑制tnftnf 引引起的细胞凋亡起的细胞凋亡使肿瘤细胞成活。使肿瘤细胞成活。 nf- b在一系列由细胞因子、炎症介质引起的疾病发生过在一系列由细胞因子、炎症介质引起的疾病发生过程中起着非常重要的作用；除此外，程中起着非常重要的作用；除此外， nf- b的激活还参与了心的激活还参与了心血管病、肿瘤及多种病毒感染的发病过程。血管病、肿瘤及多种病毒感染的发病过程。 目前，人们试图从目前，人们试图从

13、nf- b激活通路的多个环节激活通路的多个环节 抑制抑制 i- b的降解、减少的降解、减少nf- b的合成、产生的合成、产生i- b突变体以抵抗蛋白突变体以抵抗蛋白酶的降解、酶的降解、p65的反义的反义rna等，设法阻断等，设法阻断nf- b从静息态向激从静息态向激活态转变。活态转变。 srf srf反应途径反应途径 细胞接受细胞接受egfegf信号刺激后信号刺激后 rtpk rtpk活化活化plcplc dag pkc srf-p dag pkc srf-p而活化而活化活化活化srfsrf进入核进入核 作用于作用于dnadna中的中的srfsrf反应元件反应元件“ccatccat6 6gg”

14、gg”促进促进 基因转录。基因转录。 其他受其他受pkcpkc磷酸化的蛋白磷酸化的蛋白 肌钙蛋白、微管蛋白、肌钙蛋白、微管蛋白、cdkcdk2 2、rbrb蛋白、蛋白、p21p21、p27p27等等3. 膜受体酪氨酸蛋白激酶途径膜受体酪氨酸蛋白激酶途径 grb2 ras-mapk途径途径 plc dag-pkc途径途径 insulin-ir-pi3k-pkb途径途径 fasl-fas/cd95 细胞凋亡途径细胞凋亡途径 tgf -smad途径途径 gfrtpk 3.1 ras-mapk途径途径 ras蛋白是癌基因蛋白是癌基因ras表达产物，包括一大族小表达产物，包括一大族小g蛋白。蛋白。 与前

15、述的与前述的异三聚体异三聚体g蛋白蛋白比较，比较，小小g蛋白有下列特性：蛋白有下列特性： 1）单体）单体 2）分子量小，）分子量小，20 30kd 3）其活性以结合）其活性以结合gdp或或gtp两种形式变换，两种形式变换， ras-gtp(有活性有活性) ras-gdp(无活性无活性) 4）两种形式转换受）两种形式转换受gap、gef和和gdi的调节的调节 5）不直接与膜受体（）不直接与膜受体（rtpk）连接。）连接。 ras-gdp ras-gtp gef gdi内源性内源性gtp酶酶 gapgtpgdp+ - （无活性）（无活性）（有活性）（有活性） 在在gefgef和和gapgap的交替

16、作用下，使的交替作用下，使rasras蛋白活性受蛋白活性受到激活或失活的调节。到激活或失活的调节。pi将信号下传将信号下传 基础状态的基础状态的ras-gdp需要需要grb2与与gef（sos）形成的复）形成的复合物（合物（ grb2gef ）作为衔接蛋白（接头分子），）作为衔接蛋白（接头分子），才能与膜才能与膜受体受体rtpk相连接。相连接。 rtpk - ch2 - grb2 - ch3 gef ras-gdp ras-gtp有丝分裂原激活蛋白激酶（有丝分裂原激活蛋白激酶（mapk）系统）系统 将信号传入将信号传入核核 调节基因表达。调节基因表达。mapk系统：存在于胞质的一组蛋白系统：存

17、在于胞质的一组蛋白ser/thr激酶兼底物分子。激酶兼底物分子。mapk（ mitogen activated protein kinase） ，又称，又称erk， 有丝分裂原蛋白激酶，或称胞外信号调节激酶，有丝分裂原蛋白激酶，或称胞外信号调节激酶， 是将信号从胞质传入胞核的关键性调节蛋白是将信号从胞质传入胞核的关键性调节蛋白mapkk: mapk激酶，又称激酶，又称mek, 催化催化mapk磷酸化修饰磷酸化修饰mapkkk: mapkk激酶，又称激酶，又称raf, 催化催化mapkk磷酸化，磷酸化， 而其活性又受上游而其活性又受上游ras-gtp激活激活 ras-gtpmpkkkmpkkkm

18、apkkmapkkmapkmapk进入核进入核催化多种催化多种转录因子转录因子（tftf）发生磷酸化修饰）发生磷酸化修饰调控基因表达调控基因表达 ras-mapk途径途径 mapk-p可以激活可以激活一大类转录因子，一大类转录因子， 如如jun、fos、cbp 等核内转录因子等核内转录因子rsk: 核糖体核糖体s6激酶，激酶， 在核内催化在核内催化tf磷酸化磷酸化 ；mkp: mapk磷酸酶，使磷酸酶，使mapk-p去磷酸而失活。去磷酸而失活。 许多生长因子许多生长因子，如，如egf、pdgf、fgf、ngf等可等可以通过以通过ras-mapk途径传递信息，以促进细胞的生长、途径传递信息，以促

19、进细胞的生长、增殖。增殖。 该途径是维持细胞正常生长必不可少的。但当该该途径是维持细胞正常生长必不可少的。但当该途径被异常激活时，可导致细胞的异常增殖，是肿瘤途径被异常激活时，可导致细胞的异常增殖，是肿瘤发生、发展的一个重要原因。发生、发展的一个重要原因。 ras家族包括家族包括h-ras、k-ras和和n-ras 3个成员。许个成员。许多人类肿瘤中发现有这多人类肿瘤中发现有这3个基因的突变。其中个基因的突变。其中k-ras的的突变最普遍。突变最普遍。ras基因突变基因突变 ras蛋白活性被永久性激活蛋白活性被永久性激活，可引发，可引发多种肿瘤。多种肿瘤。 如如肺癌、结肠直肠癌及膀胱癌肺癌、结

20、肠直肠癌及膀胱癌ras突变检测率为突变检测率为30 66； 胰腺癌为胰腺癌为75 100； 侵袭性人类肿瘤可达侵袭性人类肿瘤可达90。3.2 plc3.2 plc -dag-pkc-dag-pkc传递途径传递途径胰岛素胰岛素ir irs-1pi3k pip3pdkpkb/aktpkb/aktglc-t4 肌肉、脂肪细胞摄取肌肉、脂肪细胞摄取g gsk-3- gs 糖原合成糖原合成 血糖血糖 pkb pfk2 fbp2 pfk2 fbp2 促进葡萄糖分解促进葡萄糖分解p敲除敲除ptp-1b基因小鼠基因小鼠高脂饮食高脂饮食胰岛素抵抗胰岛素抵抗3.3 胰岛素信号转导途径胰岛素信号转导途径3.4 fa

21、sl-fas/cd95细胞凋亡通路细胞凋亡通路细胞凋亡细胞凋亡（apoptosis）：）： 又称为又称为细胞程序性死亡细胞程序性死亡（pcd） 是指细胞为了维持内环境稳定，由基因控制是指细胞为了维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序死亡。的细胞自主的有序死亡。 从从2020世纪世纪6060年代初期，开始探索程序性细胞死亡年代初期，开始探索程序性细胞死亡的奥秘。的奥秘。 布雷内：布雷内： 选择线虫作为对象研究基因与细胞分裂、分化、选择线虫作为对象研究基因与细胞分裂、分化、器官发育的关系；器官发育的关系； 霍维茨：霍维茨： 发现了线虫中控制细胞死亡的关键基因及其作用；发现了线虫中控制细胞死亡的

22、关键基因及其作用；并且证实了相应的基因也存在于人体中。并且证实了相应的基因也存在于人体中。 苏尔斯顿：苏尔斯顿： 则描述了基因在程序性细胞死亡过程中的变化。则描述了基因在程序性细胞死亡过程中的变化。 sydney brenner h. robert horvitz john e. sulston 悉尼悉尼布雷内布雷内 罗伯特罗伯特霍维茨霍维茨 约翰约翰苏尔斯顿苏尔斯顿 荣获荣获20022002年诺贝尔生理医学奖年诺贝尔生理医学奖成就：成就：发现了在器官发育和程序性细胞死亡发现了在器官发育和程序性细胞死亡 过程中的基因规则过程中的基因规则 细胞凋亡的主要特征：细胞凋亡的主要特征：（1 1）形态学

23、变化：）形态学变化： 凋亡小体凋亡小体（2 2）生物化学变化：）生物化学变化：dnadna片段化（片段化（180180 200bp200bp长度长度） 细胞凋亡的基本过程：细胞凋亡的基本过程： 接受凋亡接受凋亡信号信号凋亡调控分子的相互作用凋亡调控分子的相互作用蛋蛋白水解酶（白水解酶（caspasecaspase）的活化）的活化进入连续反应过程。进入连续反应过程。 参与细胞凋亡的主要成员：参与细胞凋亡的主要成员：1. 死亡受体途径：死亡受体途径：fasl-fas/cd95 , tnf-tnfr2. 蛋白水解酶蛋白水解酶（caspase 1-14，30 50kd酶原形式酶原形式） caspase

24、：cysteine aspartate-specific protease 天冬氨酸特异性半胱氨酸天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶蛋白酶1. 线粒体途径：线粒体途径：cyt.c， bcl-2蛋白家族蛋白家族, apaf-1, dna内切核酸酶内切核酸酶 caspasecaspase分两大类分两大类（人类有（人类有1111种）种）：（一）（一） 参与炎症反应参与炎症反应 包括：包括：caspase-1caspase-1、4 4、5 5、1111、1212和和1414；（二）（二） 参与细胞凋亡参与细胞凋亡 凋亡起动酶凋亡起动酶caspase-8caspase-8和和9 9； 凋亡效应酶凋亡效应酶ca

25、spase-3caspase-3、6 6和和7.7. bcl-2bcl-2蛋白家族蛋白家族（分以下三类）：（分以下三类）：抗凋亡抗凋亡促凋亡促凋亡细胞凋亡的主要途径：细胞凋亡的主要途径：（一）死亡受体途径（一）死亡受体途径 fasl-fas/cd95-caspase-8 或或tnf-tnfr-caspase-8 （二）线粒体途径（二）线粒体途径 由由bax-cyt.c-apaf-1 -caspase-9死亡受体介导的凋亡途径死亡受体介导的凋亡途径线粒体介导的凋亡途径线粒体介导的凋亡途径pi3kpkbpkb使使badbad和和caspase-9caspase-9发生磷酸化而失活发生磷酸化而失活使

26、细胞存活使细胞存活死亡受体途径：死亡受体途径： fasl-cd95 连接连接fadd 激活激活caspase-8 caspase-8 激活激活caspase-3caspase-3、6 6、7 7 细胞凋亡细胞凋亡 线粒体途径：线粒体途径： bax或或bak 线粒体释放线粒体释放cyt.ccyt.c 与与apaf-1apaf-1形成凋亡体形成凋亡体 激活激活caspase-9caspase-9 细胞凋亡细胞凋亡 细胞凋亡与医学细胞凋亡与医学 1 1）参与调节胸腺细胞的成熟；）参与调节胸腺细胞的成熟；2 2）hivhiv感染后，使感染后，使cd4+cd4+细胞遭到特异性破坏，导致细胞遭到特异性破坏

27、，导致 免疫功能缺陷；免疫功能缺陷；3 3）肿瘤细胞的凋亡受抑，导致肿瘤的发生；）肿瘤细胞的凋亡受抑，导致肿瘤的发生；4 4）识别自身抗原的免疫活性细胞凋亡受抑，引起淋巴细胞识别自身抗原的免疫活性细胞凋亡受抑，引起淋巴细胞 增殖性的自身免疫性疾病；增殖性的自身免疫性疾病；5 5）神经细胞凋亡过度，导致）神经细胞凋亡过度，导致adad的发病的发病3.53.5 tgftgf-smad-smad传递途径传递途径 该途径主要有两大类成员：该途径主要有两大类成员：tgf受体受体-smad家族家族 tgf受体受体是横跨细胞膜是横跨细胞膜1次的次的ser/thr激酶型受体，主要激酶型受体，主要有两个亚型有两

28、个亚型 ： tgfrr（479aa479aa）和和tgfr(565aa)， 人类人类smadsmad蛋白家族蛋白家族主要有主要有smad1smad1 smad8smad8个成员，个成员， smadsmad蛋白家族分为三类：蛋白家族分为三类： 受体调节受体调节smadsmadr-smadr-smad 共配体共配体smadsmadco-smadco-smad 抑制性抑制性smadsmadi-smad i-smad r-smad: (smad1、2、3、5、8)co-smad: （smad4）i-smad: (smad6、7)tgf-smad传递途径传递途径 tgf 是一种多功能细胞因子，在免疫调节、造血调控、是一种多功能细胞因子，在免疫调节、造血调控、炎症反应等多个领域都起着十分重要的作用。炎症反应等多个领域都起着十分重要的作用。 tgf信号转导在肿瘤发生中呈多功能性：信号转导在肿瘤发生中呈多功能性： 癌症早期：癌症早期：