生物化学DAG-PKC信号传递途径课件

1、2.2.1 DAG的生成 CAs 1R Gq PLC EGF EGFR(RTPK) 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(PC) 磷脂酸(PL) DAG (参与长期应答) PIP22.2 DAG-PKC信号传递途径(参与短期应答)2.2.2 DAG 激活蛋白激酶C PKC 的种类与结构 单链多肽，586 737aa, 6783KD, 12种亚型分为三大组： 典型PKC 新型PKC 非典

2、型PKC绞链区PKC从功能上分： 4个保守区（C1C4）被5个可变区(V1V5)间隔开C1区：富含Cys，是DAG和PS的结合部位，同时含有假底物序列；C2区：是Ca2+结合部位；C3区：是ATP结合部位；C4区：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PKC肽链N端调节区结构差异大，因而具有不同 的活化机制。2.2.3 PKC的调节作用（1） 参与代谢的调节 糖原合酶磷酸化而失活糖原合成； HMG-CoA还原酶磷酸化而失活胆固醇合成。（2） 参与Ca2+稳态的调节 PKC使质膜上的钙泵磷酸化而活化Ca2+外流（3）参与膜受体功能的调节 PKC使RTPK胞内侧Ser/Thr发生

3、磷酸化修饰，使受体钝化（4） 调节靶基因转录TPA反应元件(TRE)NF-B转录因子血清反应因子(SRF) NF-B 反应途径 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 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 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 等刺激后，可使NF-B 活性异常增高，导致大量 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， 严重时，全身多器官功能衰竭。NF-B组成型转录因子诱导型转录因子 急性肺损伤、急慢性炎症反应

4、、肿瘤形成与发展、心血管疾病的发病、动脉粥样硬化的形成、艾滋病病毒基因的活化等都与NF-B 的过度活化有关。 在病理状态下，如果能抑制NF-B 的过度活化，则有可能缓解甚至治愈这些疾病，这已成为当前临床治疗学研究的热点课题。 NF-B家族中，由P50、P65两个亚基构成的异二聚体，称为NF-B（p50-p65）。 P65亚基: N端-核移位信号序列（NLS） 含有DNA结合域 基础状态下， NF-B异二聚体与I- B结合形成无活性的异三聚体 , 使分子中的NLS被I- B掩盖，只能停留在胞质中。 NF-B I- B 当细胞受到LPS、 IL-1、 TNF-、TPA等刺激时，可使I- B磷酸化激

5、酶（IKK）迅速激活， IKK使I- B发生磷酸化修饰（ I- BSer-P ）， I- BSer-P 被泛素化（ubiquitin）,进而受到蛋白酶小体作用，使I- B降解而与NF-B分离， NF-B由此而活化，进入核，调节基因表达。 IKK可以受到多种激酶活化，如MAPKK、PKC等，还受PP-2A抑制。 活化NF-B还可激活Bcl2家族成员A1/BF1-1抑制TNF引起的细胞凋亡使肿瘤细胞成活。 NF-B在一系列由细胞因子、炎症介质引起的疾病发生过程中起着非常重要的作用；除此外， NF-B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。 目前，人们试图从NF-B激活通路的多个环节

6、抑制 I- B的降解、减少NF-B的合成、产生I- B突变体以抵抗蛋白酶的降解、P65的反义RNA等，设法阻断NF-B从静息态向激活态转变。 SRF反应途径 细胞接受EGF信号刺激后 RTPK活化PLC DAG PKC SRF-P而活化活化SRF进入核 作用于DNA中的SRF反应元件“CCAT6GG”促进 基因转录。 其他受PKC磷酸化的蛋白 肌钙蛋白、微管蛋白、CDK2、Rb蛋白、p21、p27等3.1 Ras-MAPK途径 Ras蛋白是癌基因ras表达产物，包括一大族小G蛋白。 与前述的异三聚体G蛋白比较，小G蛋白有下列特性： 1）单体 2）分子量小，2030KD 3）其活性以结合GDP或

7、GTP两种形式变换， Ras-GTP(有活性) Ras-GDP(无活性) 4）两种形式转换受GAP、GEF和GDI的调节 5）不直接与膜受体（RTPK）连接。 Ras-GDP Ras-GTP GEF GDI内源性GTP酶 GAPGTPGDP+ - （无活性）（有活性） 在GEF和GAP的交替作用下，使Ras蛋白活性受到激活或失活的调节。Pi将信号下传 基础状态的Ras-GDP需要Grb2与GEF（SOS）形成的复合物（ Grb2GEF ）作为衔接蛋白（接头分子），才能与膜受体RTPK相连接。 RTPK - CH2 - Grb2 - CH3 GEF Ras-GDP Ras-GTP有丝分裂原激活蛋

8、白激酶（MAPK）系统 将信号传入核 调节基因表达。MAPK系统：存在于胞质的一组蛋白Ser/Thr激酶兼底物分子。MAPK（ mitogen activated protein kinase） ，又称ERK， 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MAPKK: MAPK激酶，又称MEK, 催化MAPK磷酸化修饰MAPKKK: MAPKK激酶，又称Raf, 催化MAPKK磷酸化， 而其活性又受上游Ras-GTP激活 Ras-GTPMPKKKMAPKKMAPK进入核催化多种转录因子（TF）发生磷酸化修饰调控基因表达 Ras-MAPK途径 MAPK-p可

9、以激活一大类转录因子， 如Jun、Fos、CBP 等核内转录因子Rsk: 核糖体S6激酶， 在核内催化TF磷酸化 ；MKP: MAPK磷酸酶，使MAPK-P去磷酸而失活。 许多生长因子，如EGF、PDGF、FGF、NGF等可以通过Ras-MAPK途径传递信息，以促进细胞的生长、增殖。 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，是肿瘤发生、发展的一个重要原因。 3.2 PLC-DAG-PKC传递途径胰岛素IR IRS-1PI3K PIP3PDKPKB/AktGlc-T4 肌肉、脂肪细胞摄取G GSK-3- GS 糖原合成 血糖 PKB PFK2 FBP2

10、促进葡萄糖分解P敲除PTP-1B基因小鼠高脂饮食胰岛素抵抗3.3 胰岛素信号转导途径 从20世纪60年代初期，开始探索程序性细胞死亡的奥秘。 布雷内： 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； 霍维茨： 发现了线虫中控制细胞死亡的关键基因及其作用；并且证实了相应的基因也存在于人体中。 苏尔斯顿： 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 悉尼布雷内 罗伯特霍维茨 约翰苏尔斯顿 荣获2002年诺贝尔生理医学奖成就：发现了在器官发育和程序性细胞死亡 过程中的基因规则 细胞凋亡的主要

11、特征：（1）形态学变化： 凋亡小体（2）生物化学变化：DNA片段化（180200bp长度） 细胞凋亡的基本过程： 接受凋亡信号凋亡调控分子的相互作用蛋白水解酶（Caspase）的活化进入连续反应过程。 参与细胞凋亡的主要成员： 死亡受体途径：FasL-Fas/CD95 , TNF-TNFR2. 蛋白水解酶（Caspase 1-14，3050KD酶原形式） caspase：cysteine aspartate-specific protease 天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶 线粒体途径：Cyt.c， Bcl-2蛋白家族, Apaf-1, DNA内切核酸酶 Caspase分两大类（人类有11种）：

12、（一） 参与炎症反应 包括：Caspase-1、4、5、11、12和14；（二） 参与细胞凋亡 凋亡起动酶Caspase-8和9； 凋亡效应酶Caspase-3、6和7. Bcl-2蛋白家族（分以下三类）：抗凋亡促凋亡细胞凋亡的主要途径：（一）死亡受体途径 FasL-Fas/CD95-Caspase-8 或TNF-TNFR-Caspase-8 （二）线粒体途径 由Bax-Cyt.C-Apaf-1 -Caspase-9死亡受体介导的凋亡途径线粒体介导的凋亡途径PI3KPKB使Bad和Caspase-9发生磷酸化而失活使细胞存活死亡受体途径： FasL-CD95 连接FADD 激活Caspase-

13、8 激活Caspase-3、6、7 细胞凋亡 线粒体途径： Bax或Bak 线粒体释放Cyt.c 与Apaf-1形成凋亡体 激活Caspase-9 细胞凋亡 细胞凋亡与医学 1）参与调节胸腺细胞的成熟；2）HIV感染后，使CD4+细胞遭到特异性破坏，导致 免疫功能缺陷；3）肿瘤细胞的凋亡受抑，导致肿瘤的发生；4）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；5）神经细胞凋亡过度，导致AD的发病3.5 TGF-Smad传递途径 该途径主要有两大类成员：TGF受体-Smad家族 TGF受体是横跨细胞膜1次的Ser/Thr激酶型受体，主要有两个亚型 ： TGFR（479a

14、a）和TGFR(565aa)， 人类Smad蛋白家族主要有Smad1Smad8个成员， Smad蛋白家族分为三类： 受体调节SmadR-Smad 共配体SmadCo-Smad 抑制性SmadI-Smad R-Smad: (Smad1、2、3、5、8)Co-Smad: （Smad4）I-Smad: (Smad6、7)TGF-Smad传递途径 TGF 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。 TGF信号转导在肿瘤发生中呈多功能性： 癌症早期： TGF抑制肿瘤细胞增殖或诱导其凋亡，起肿 瘤抑制因子作用； 肿瘤进展期： TGF对肿瘤细胞的抑制作用消失，使肿瘤 细胞呈现优势生长；肿瘤发展晚期：TGF信号转导途径改变（发生免疫抑制、血 管新生、细胞外基质分泌等），从而利于肿瘤 细胞生长、浸润及转移，起肿瘤刺激因子作用。主要原因： 1）TGF-R发生突变： 型受体突变胃肠道癌； 型受体突变宫颈癌、淋巴癌、乳腺癌转移等； 2） Smad突变： Smad4缺失胰腺癌； Smad4突变结肠直肠癌，转移性结肠癌；3）TGF调控的靶基因丧失： TGF的生长抑制作用是诱导细胞周期蛋白依赖激酶抑制因子（CKI）、P15、P21