医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学

1、 细胞信号转导的病理生理学 细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学生物信息传递个体水平：种族延续 生物信息传递个体水平：种族延续 医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学生物信息传递细胞间：功能协同生物信息传递医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学生物信息传递细胞内：调整细胞功能活动生物信息传递医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生

2、理学化学突触(synapse)化学突触(synapse)医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学细胞信号系统对整个细胞过程的控制细胞信号系统对整个细胞过程的控制1992年诺贝尔生理医学奖得主 美国科学家费希尔与克雷布斯共同发现可逆的蛋白质磷酸化作用是生物的最基本功能之一理论而获奖。他们发现和描述了细胞中蛋白质的调控活动机制，直到现在，细胞生化反应机制仍是当今最热门，研究最广泛的一个领域。1992年诺贝尔生理医学奖得主 美国科学家费希尔与克雷布斯M.RodbellG.Gilman1994年诺贝尔生理医学奖得主M.Rodbell和G.Gilman因发现G蛋白以及它们在细胞信号转导方面的作用而获得1

3、994年诺贝尔医学奖M.RodbellG.Gilman1994年诺贝尔生理医学奖医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学2000年诺贝尔生理医学奖瑞典的阿尔维德卡尔森、美国的保罗格林加德、埃里克埃德尔，表彰他们在脑细胞是如何传递信号方面的研究成果。保罗格林加德阿尔维德卡尔森2000年诺贝尔生理医学奖保罗格林加德阿尔维德卡尔森医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学概念：细胞信号：引起细胞反应的各种刺激或环境变化。细胞信号转导：细胞水平的信号转导是指信号从细胞外到细胞内的转移。概念：细胞信号：引起细胞反应的各种刺激或

4、环境变化。细胞信号的种类物理信号 电 磁场 光 声 辐射 热 力 渗透压细胞信号的种类物理信号 电医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学生物信号: 主要指生物大分子的结构信号蛋白：多肽的氨基酸序列决定蛋白的三维结构多糖：细胞膜外存在糖皮层，由糖脂和糖蛋白组成脂类：Caveolae介导的信号核酸：遗传信号传递系统的基础生物信号:医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学细胞信号转导的功能 细胞生长 细胞分裂 细胞分化 细胞凋亡 细胞应激适应 细胞功能协同细胞信号转导的功能 细胞生长医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学细胞周期的调控细胞周期的调控神经生长因子通过TrkA引起神经元分化神经生长因

5、子通过TrkA引起神经元分化细胞因子的信号过程细胞因子的信号过程医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学细胞信号转导的典型过程配体与细胞膜受体的识别与结合跨膜信号传递细胞内蛋白级联的信号转导细胞反应信号终止细胞信号转导的典型过程配体与细胞膜受体的识别与结合受体（receptor）能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子物质，多为糖蛋白，至少包括两个功能区域：配体结合区域和产生效应的区域。受体的特征：特异性；饱和性；高度的亲和力。分为细胞内受体（intracellular receptor）和细胞表面受体（cell surface receptor）。细胞对信号的反应不仅取决于其受体的特

6、异性，而且与细胞的固有特征有关。 受体（receptor）能够识别和选择性结合某种配体（信号分医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学细胞信号的受体分类 跨膜受体 G蛋白偶联受体 细胞内受体细胞信号的受体分类 跨膜受体医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学跨膜受体受体酶类酪氨酸激酶受体，如PDGF受体、胰岛素受体、EGF受体、FGF受体；酪氨酸磷酸酶，如T细胞和巨噬细胞的CD45蛋白；鸟嘌呤环化酶(GC)，如心房肽受体丝氨酸/苏氨酸激酶，如activin和TGF-受体。非酶受体，可通过蛋白与蛋白的相互作用与细胞内酪氨酸激酶偶联。跨膜受体受体酶类酪氨酸激酶受体，如PDGF受体、胰岛素受体G蛋白

7、偶联受体G蛋白是一种GTP酶。GPCR具有7跨膜区的结构特征。调节AC活性的GPCR：第二信使cAMP兴奋性：-肾上腺素能受体、胰高血糖素受体及味觉分子受体抑制性：-肾上腺素能受体激活PLC-g 的GPCR：第二信使DAG和IP3血管紧张素受体、缓激肽受体、血管加压素受体光子受体：第二信使cGMP G蛋白转导素G蛋白偶联受体G蛋白是一种GTP酶。GPCR具有7跨膜区的结医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学核受体这类受体在细胞内与配基

8、结合后移入细胞核，配基受体复合物在核内直接影响基因表达。包括糖皮质激素受体、维生素D受体、视黄酸受体、甲状腺素受体等。核受体这类受体在细胞内与配基结合后移入细胞核，配基受体复合物医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学信号转导级联ppp磷酸酶激酶信号转导级联ppp磷酸酶激酶50aaI II III IV V VIa VIb VII VIII IX X XINCGxGxxGxVAxKEHRDLKxxNDFGAPEDxWxxGR蛋白激酶催化结构域的典型分区50aaI II III IV V VIPKAPKGPKCCaMK groupCaMKCMGC groupCDKMAPKGSK-3PTK gro

9、upSrcEGFR“Other” groupMEKRafTGFRLIMKTTxYYYSH2SH3Myr-SxxxxxS/TTMAADTMPDZLIMLIMSAGC group激酶催化区蛋白激酶家族结构示意图 PKAPKGPKCCaMK groupCaMKCMGC grPHTHSH3SH2KinaseBtkSH3SH2KinaseSrc蛋白激酶结构域PHTHSH3SH2KinaseBtkSH3SH2Kinas信号分子间的识别结构域 SH2结构域（Src Homology 2 结构域）：介导信号分子与含磷酸酪氨酸蛋白分子的结合。 SH3结构域（Src Homology 3 结构域）：介导信号分子与

10、富含脯氨酸的蛋白分子的结合。 PH结构域（Pleckstrin Homology 结构域）：与磷脂类分子PIP2、PIP3、IP3等结合。信号分子间的识别结构域 SH2结构域（Src HomologSH2结构域的三维空间结构示意图SH2结构域的三维空间结构示意图 基因表达 DNA合成激活 蛋白质合成改变 细胞骨架重排 离子通透性变化 细胞代谢酶变化细胞反应 基因表达细胞反应 （一）通过可逆的磷酸化快速调节效应蛋白的活性代谢酶、离子通道、离子泵、受体、运输蛋白、收缩蛋白、核内蛋白的活性和功能，导致快速的生物效应，包括神经的兴奋和抑制、肌肉的收缩、腺体的分泌、离子的转运、代谢等。（二）通过调控基因

11、表达产生较为缓慢的生物效应 一是胞外信号启动细胞的信号转导，在信号通路中激活的蛋白激酶首先磷酸化细胞中的转录因子，导致它们激活、核转位、与DNA的结合力增强，后者调节立早基因(immediate early gene)，如c-fos，c-jun的表达。二是某些信号如甾体激素可直接进入细胞与细胞内或核内作为转录因子的核受体结合，后者激活后通过调节靶基因的表达产生生物效应。信号转导通路对效应器的调节 （一）通过可逆的磷酸化快速调节效应蛋白的活性信号转导通路对MKK4MKK3MKK6Cytokine GenesExpressionLPSp38p38JNKJNKMEF2Cc-JunMEF2Cc-Jun

12、MEF2 sitec-Jun GeneExpressionTNF,IL-1,etc.Inflamation ReactionAP1pppppppppMKK4MKK3Cytokine GenesLPSp38pLPS、UV刺激心肌细胞共聚焦显微镜大体扫描LPS Control UV LPS、UV刺激心肌细胞共聚焦显微镜大体扫描LPS Cont医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学应力纤维（Stained with Texas Red-labeled phalloidin）应力纤维（Stained with Texas Red-la第一步 附着第二步激活第三步紧密粘附第四步渗出ECEC：趋化因子受

13、体：PECAM：白细胞整合素：选择素：选择素配体：白细胞激活物：Ig家族成员白细胞的渗出过程 第一步 附着第二步激活第三步第四步渗出ECEC：趋化因子受体信号转导的终止配体因降解或重吸收浓度降低受体内吞失去作用G蛋白结合的GTP被水解或交换磷酸化蛋白被磷酸酶去磷酸而失活生成的第二信使的降解 信号转导的终止配体因降解或重吸收浓度降低医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学刺激反应B反应A反应C刺激B反应刺激A刺激C细胞信号网络刺激反应B反应A反应C刺激B反应刺激A刺激C细胞信号网络细胞信号的反馈调节+-刺激反应刺激反应细胞信号的反馈调节+-刺激反应刺激反应医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学

14、医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学细胞凋亡（apoptosis）细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体；凋亡小体内有结构完整的细胞器；不引起炎症；线粒体无变化，溶酶体活性不增加；内切酶活化，DNA有控制地降解，凝胶电泳图谱呈梯状；凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。 Kerr（1972）最先提出，与细胞坏死的区别是：细胞凋亡（apoptosis）细胞通过出芽的方式形成许多凋亡医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学细胞凋亡的信号机制细胞凋亡的信号机制医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件

15、-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学Integrin SignalingabECMTalabPaxVinFAKSrcCASActin CytoskeletonTalbPaxVinaFAKpCASpppppSH2SH3SH3Grb2SosRasERKSH2SH3SH3CrkJNKSH3SH2kinaseSrc or Fynbaa-actinina-actininIntegrin SignalingabECMTalabPa研究细胞信号转导的技术方法研

16、究细胞信号转导的技术方法医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-

17、细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学经典蛋白激酶活性分析实验流程以免疫共沉淀法获得蛋白激酶加入该激酶底物和32-ATP，激酶使底物磷酸化放射自显影，确定磷酸化条带经典蛋白激酶活性分析实验流程以免疫共沉淀法获得蛋白激酶以免疫共沉淀法获得蛋白激酶加入该激酶底物，激酶使底物磷酸化再加入底物磷酸化特异性抗体以Phospho Ab-HRP Western 化学发光检测试剂盒测定底物的磷酸化程度，进而推出蛋白激酶活性非放射性蛋白激酶活性分析实验流程以免疫共沉淀法获得蛋白激酶非放射性蛋白激酶活性分析实

18、验流程DNA重组技术的应用DNA重组技术的应用医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学医学院大学课件-细胞信号转导的病理生理学病毒技术对于揭示细胞信号通路的作用病毒技术对于揭示细胞信号通路的作用几种MAPK通路抑制剂的化学结构示意图ONH2OCH3OPD98059HNNSOFCH3NOHNFNHNSB202190SB203580CH=CHCH=CHOHOCH3OHOCH3OOCurcumin几种MAPK通路抑制剂的化学结构示意图ONH2OCH3OPDEMSAEMSA反义核酸技术的应用反义核酸技术的应用蛋白质三维结构分析对于揭示信号分子的功能的作用蛋白质三维结构分析对于揭示信号分子的功能的作用蛋白质结合实验蛋白质结合实验THANKSFOR YOUR ATTENTIONTHANKSFOR YOUR ATTENTION细胞信号转导多选题1、细胞信号作用于细胞产生多种细胞反应，可能不包括下列哪项：A基因表达B蛋白质合成改变C细胞骨架重排D细胞溶酶体破裂E离子通透性变化细胞信号转导多选题2. 下列哪项是细胞信号转导的典型过程：A配体与细胞膜受体的识别与结合、跨膜信号传递、细胞内蛋白级联的信号转导、细胞反应和信号终止。B配体与细胞膜受体的识别与结合、跨膜信号传递和信号终止。C跨膜信号传递、细胞内蛋白级联的信号转导、细胞反应和信号终止。D配体