课件第15章细胞信息转导

1、第十五章细胞信息转导Cell Communication and Signal Transduction细胞针对外源信息，在细胞内所发生的生物化学变化及效应的全过程称为信号转导（signal transduction）。 Carl Ferdinand CoriGerty Theresa Cori美国华盛顿大学(18961984) 美国华盛顿大学(18961957)1947年诺贝尔生理学或医学奖卡尔斐迪南科里 吉蒂黛丽莎科里 认为要使无活性的磷酸化酶产生活性，需要ATP和镁 1992年诺贝尔生理学或医学奖 Edwin G. Krebs (1918年) E.W. Sutherland (1915年

2、1974年) 1971年诺贝尔生理学或医学奖 费瑞慕拉德（Ferid Murad，美国） 年度 重要发现 诺贝尔奖获得者1923年胰岛素Frederick Grant BantingJohn James Richard Macleod1936年神经冲动的化学传递Henry Hallett DaleOtto Loewi1950年肾上腺皮质激素Edward Calvin KendallPhilip Showalter HenchTadeus Reichstein1970年神经末梢的神经递质的合成、释放及灭活Sir Bernard KatzUlf von EulerJulius Axelrod197

3、1年激素作用的第二信使机制Earl Wilber Sutherland1982年前列腺素及相关的生物活性物质Sune K. BergstrmBengt I. SamuelssonJohn R. Vane1986年生长因子Stanley CohenRita Levi-Montalcini年度重要发现诺贝尔奖获得者1992年蛋白质可逆磷酸化调节机制Edmond H. FischerEdwin G. Krebs1994年G蛋白及其在信号转导中的作用Alfred Gilman，Martin Rodbell1998年一氧化氮是心血管系统的信号分子Robert F. Furchgott，Louis J.

4、Ignarro，Ferid Murad2000年神经系统有关信号转导Arvid Carlsson，Paul Greengard，Eric R. Kandel2001年细胞周期的关键调节分子Leland H. HartwellR. Timothy HuntPaul M. Nurse2003 细胞膜离子通道作用机制Peter AgreRoderick MacKinnon2004 嗅受体及其作用机制Richard Axel，Linda B. Buck2004 泛素介导的蛋白质降解Aaron Ciechanover，Avram Hershko，Irwin Rose单细胞生物 直接作出反应多细胞生物 通

5、过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。外界环境变化时第一节 细胞信号转导概述CellCellCellss细胞释放信息物质跨膜信号转导的大体过程:与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应 一、细胞间信息物质什么是？由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称，又称第一信使。细胞间信息物质的化学本质：分类：特点：少量、短寿、高效、特异 受体（receptor）是细胞膜上或细胞内能识别并结合外源化学信号的成分，其化学本质是蛋白质，个别糖脂 。受体的作用：一是识别外源信号分子，即配体（ligand）；二是转换配体信号，使之成为细胞内分子可识

6、别的信号，并传递至其他分子引起细胞应答。 二、受体受体作用的特点1. 高度专一性（特异）2. 高度亲和力（高效）3. 可饱和性5. 特定的作用模式4. 可逆性配体浓度受体饱和度（）配体受体结合曲线根据受体的细胞定位分为：受体的分类膜受体：存在于细胞质膜上的受体，绝大部分是镶嵌糖蛋白。胞内受体：位于细胞浆和细胞核中的受体，全部为DNA结合蛋白。细胞外信息物质影响细胞功能的途径三、细胞内信号转导系统1.第二信使在细胞内传递信息的小分子物质2.信号转导酶类和蛋白（PKA、PKG、PKC、Ca-CaM激酶、MAPK、G蛋白、小G蛋白等）3.靶细胞生物效应如：cAMP、cGMP、 Ca2+、DAG、IP

7、3细胞转导信号基本方式包括：改变细胞内各种信号转导分子的构象改变信号转导分子的细胞内定位促进各种信号转导分子复合物的聚合或解聚改变小分子信使（第二信使）的细胞内浓度或分布第三节各种受体介导的基本信号转导通路 Signal Pathways Mediated by Different Receptors 离子通道受体G-蛋白偶联受体鸟苷酸环化酶活性受体单次跨膜受体 细胞内受体细胞膜受体受体受体的结构: DNA结合蛋白相关配体：作用： 类固醇激素、甲状腺素、维甲酸、VD等多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录。 一、胞内受体介导的信息传递存在部位:细胞液和

8、细胞核中胞内受体二、G蛋白偶联受体介导的信息传递G蛋白偶联受体的结构图:G蛋白(guanylate binding protein)：七个跨膜螺旋受体/G蛋白偶联受体（一）cAMP-PKA途径 cAMP 的合成与分解：cAMP调节PKA的作用机理：PKA的作用：对代谢的调节作用(2)对基因表达的调节作用此途径的主要成员：cAMP - PKA途径 cAMP - PKA途径第一信使G蛋白偶联 受体Gs蛋白ACcAMPPKA蛋白质磷酸化生物学效应肾上腺素、胰高血糖素调节代谢调节基因表达1. PLC-IP3/DAG-PKC通路介导信号转导此途径主要成员:DAG，IP3的合成及功能:PLC-IP3/DA

9、G-PKC通路介导信号转导途径（二）磷脂酰肌醇介导的信号转导途径（P373）（P384）磷脂酰肌醇信号转导途径2. PLC-IP3-CaM激酶信号转导通路（图P384，文P374）激素受体PLCIP3Gq蛋白Ca2+CaMCaM激酶蛋白质磷酸化生物学效应磷脂酰丝氨酸心钠素、NO，GC活性受体, cGMP, PKGcGMP的生成和降解:此途径的调节过程及PKG的功能:此途径的主要成员：三、 cGMP-PKG途径具有GC活性的受体(P374)cGMPPKG蛋白质磷酸化生理功能调节信号分子 心钠素NOGC受体 cGMP-PKG途径特点： 受体具GC活性 无需G蛋白介导单个跨膜螺旋受体有两型：结构：自

10、身磷酸化：还包括转化生长因子受体：四、单跨膜受体依赖酶的催化作用传递信号（P375）（P385）1. 受体型TPK-Ras-MAPK途径催化型受体，GRB2, SOS, Ras蛋白, Raf蛋白，MAPK系统主要成员：受体型TPK-Ras-MAPK途径:受体型TPK-Ras-MAPK途径2. JAKs-STAT途径生长激素、干扰素、脂瘦素无TPK活性受体JAKs (janus kinases)转录因子STAT主要成员:JAKs-STAT信号转导通路举例：3. 核因子B途径核因子B /NF-BPKA、PKC Cer及其激酶体系等主要成员： NF-B的激活过程：该途径主要意义：4. TGF-途径主

11、要成员：TR-、 TR-、 SMAD等TGF-途径：作用：转化生长因子家族经此途径能调节增殖、分化、迁移和凋亡等多种细胞反应。激素胰高血糖素肾上腺素血管紧张素促甲状腺素释放激素心钠素NO胰岛素生长因子受体 受体酶第二信使激酶膜受体途径总结GsACcAMPPKAGqPLCIP3、DAG、Ca2+PKCCaM激酶GCcGMPPKGTPKRasMAPK五、细胞信号转导过程的特点和规律对于外源信息的反应信号的发生和终止十分迅速；信号转导过程是多级酶反应，具有级联放大效应； 细胞信号转导系统具有一定的通用性； 不同信号转导通路之间存在广泛交叉联系。 信号转导途径和网络共同的规律和特点：1. 一条信息途径

12、成员可参与激活或抑制另一条信息途径2. 两种不同的信息途径可共同作用于同一种效应蛋白或同一基因调控区而协同发挥作用3. 一种信息分可作用于几条信息传递途径信息传递的交叉联系一种通路的组分调节另一条通路各信息传递途径间交互联系通路调节Ca2+腺苷酸环化酶促甲状腺素释放激素C激酶通路A激酶通路PKCcAMPPKA各信息传递途径间交互联系多通路效应蛋白不同通路调节同一蛋白 cAMP Ca2+ PKA CaM激酶 CREB Ser133-P CRE调控基因表达A激酶通路C激酶通路对发病机制的深入认识为新的诊断和治疗技术提供靶位信号转导机制研究在医学发展中的意义第四节 细胞信号转导与医学家族性高胆固醇血症-LDL受体缺陷非胰岛素依赖型糖尿病-胰岛素受体数量减少或功能障碍重症肌无力-乙酰胆碱受体缺陷Laron型侏儒症-促生长素受体障碍帕金森氏病-多巴胺受体障碍霍乱和百日咳 的发病与G蛋白的异常有关一、信号转导分子的结构改变是许多疾病发生发展的基础二、细胞信号转导分子是重要的药物作用靶位信号转导分子的激动剂和抑制剂是信号转导药物的研究出发点。 一种信号转导干扰药物是否可以用于疾病的