信息物质受体信号传导

1、关于信息物质受体信号传导第1页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四细胞通讯（cell communication）是体内一部分细胞发出信号，另一部分细胞（target cell）接收信号并将其转变为细胞功能变化的过程。 细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及效应的全过程称为信号转导（signal transduction）。 第2页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四细胞应答反应细胞外信号受体细胞内多种分子的浓度、活性、位置变化细胞信号转导的基本路线 第3页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四一、细胞外化学信号有可溶性和膜结合型

2、两种形式生物体可感受任何物理、化学和生物学刺激信号，但最终通过换能途径将各类信号转换为细胞可直接感受的化学信号（chemical signaling）。化学信号可以是可溶性的，也可以是膜结合形式的。 第4页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四单细胞生物 直接作出反应多细胞生物 通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（一）化学信号通讯存在从简单到复杂的进化过程第5页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四多细胞生物细胞间的联系 细胞与细胞的直接联系：物质直接交换，或者是通过细胞表面分子相互作用实现信息交流。 激素调节：适应远距

3、离细胞之间的功能协调的信号系统。 第6页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四（二）可溶性分子信号作用距离不等多细胞生物与邻近细胞或相对较远距离的细胞之间的信息交流主要是由细胞分泌的可溶性化学物质（蛋白质或小分子有机化合物）完成的。它们作用于周围的或相距较远的同类或他类细胞（靶细胞），调节其功能。这种通讯方式称为化学通讯。第7页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四根据体内化学信号分子作用距离，可以将其分为三类：作用距离最远的内分泌（endocrine）系统化学信号，称为激素；属于旁分泌（paracrine）系统的细胞因子，主要作用于周围细胞；有些作用于自身

4、，称为自分泌（autocrine）。作用距离最短的是神经元突触内的神经递质 （neurotransmitter）。 第8页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四突触分泌内分泌自分泌及旁分泌化学信号的名称神经递质激素细胞因子作用距离nmmm受体位置膜受体膜或胞内受体膜受体举例乙酰胆碱谷氨酸胰岛素生长激素表皮生长因子神经生长因子化学信号的分类第9页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第10页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四（一）神经递质又称突触分泌信号(synaptic signal)特点由神经元细胞分泌；通过突触间隙到达下一个神经细胞

5、；作用时间较短。例如： 乙酰胆碱、去甲肾上腺素等第11页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四（二） 内分泌激素又称内分泌信号(endocrine signal)特点由特殊分化的内分泌细胞分泌；通过血液循环到达靶细胞；大多数作用时间较长。 例如胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等第12页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第13页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四按内分泌激素的化学组成分为含氮激素如肾上腺素、甲状腺素、促甲状腺激素、胰高血糖素、胰岛素、生长激素等 类固醇激素如性激素、皮质醇、醛固酮等 按激素受体的分布部位 ：胞内受体激素: 甲

6、状腺素、类固醇激素 胞膜受体激素: 除甲状腺素外其他的含氮激素 第14页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四（三）旁分泌信号特点由体内某些细胞分泌； 不进入血循环，通过扩散作用到达附近的靶细胞；一般作用时间较短（生长因子除外）。例如 生长因子、花生四烯酸及其衍生物（如前列腺素、白三烯和血栓素）、组胺等。第15页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四有些细胞间信息物质能对同种细胞或分泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号(autocrine signal)有些细胞间信息物质可在不同的个体间传递信息，如昆虫的性激素。第16页，共58页，2022年，5月20日，1

7、3点34分，星期四（四）气体信号 例如* NO合酶（NOS）通过氧化L-精氨酸的胍基而产生NO *血红素单加氧酶氧化血红素产生的CO 第17页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四无论是激素还是细胞因子，在高等动物体内的作用方式都具有网络调节特点。一种细胞因子或激素的作用始终会受到其他细胞因子或激素的影响，或抑制，或促进。发出信号的细胞随时又受到其他细胞信号的调节。网络调节使得机体内的细胞因子或激素的作用都具有一定程度的冗余和代偿性，单一缺陷不会导致对机体的严重损害。 第18页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四（三）细胞表面分子也是重要的细胞外信号细胞通

8、过细胞膜表面的蛋白质、糖蛋白、蛋白聚糖与相邻细胞的膜表面分子特异性地识别和相互作用，达到功能上的相互协调。这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯，也是一种细胞间直接通讯。 细胞与细胞直接相互作用也属于细胞外信号。第19页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四属于这一类通讯的有：相邻细胞间粘附因子的相互作用、T淋巴细胞与靶细胞表面分子的相互作用等。 第20页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四 二、细胞内信息物质定 义细胞内信息物质(intracellular signal molecules) 第一信号传导到细胞，刺激细胞所产生的传递细胞调控信号的化学物质

9、。第21页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四化学性质无机离子：如 Ca2+ 脂类衍生物：如DAG、Cer糖类衍生物：如IP3核苷酸：如cAMP、cGMP信号蛋白分子：如Ras第22页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第三信使(third messenger) 负责细胞核内外信息传递的物质，又称为DNA结合蛋白，是一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白，能调节基因的转录。如立早基因（多数为原癌基因，如c-fos、c-jun ）的编码蛋白质在细胞内传递信息的小分子物质，如：Ca2+、DAG、IP3、Cer、cAMP、cGMP、花生四烯酸及其代谢产物等。第二信

10、使(secondary messenger)第23页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第二节受 体Receptor第24页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称配体(ligand)。受体的定义是细胞膜上或细胞内能特异识别并结合生物活性分子的成分，它能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应。一般是蛋白质，个别是糖脂。 第25页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四一、受体的分类、一般结构与功能膜受体胞内受体第26页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四亲

11、脂性信号分子通过胞内受体调节基因表达亲水性信号分子通过膜表面受体传递信号信 号 传 递如蛋白质、肽类、氨基酸及其衍生物如类固醇激素第27页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四根据细胞定位存在于细胞质膜上的受体，绝大部分是镶嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：离子通道受体，G蛋白偶联受体和单跨膜受体。（一）膜受体(membrane receptor)第28页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四1、离子通道受体2、G蛋白偶联受体3、单跨膜受体第29页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四2. G 蛋白偶联受体(G-protei

12、n coupled receptors, GPCRs) 又称七次跨膜螺旋受体/蛇型受体(serpentine receptor) G蛋白偶联受体的结构矩型代表-螺旋， N端被糖基化，C端的半胱氨酸被棕榈酰化。第30页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四 G蛋白 (guanylate binding protein)是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞液面的外周蛋白，由、 三个亚基组成。有两种构象：非活化型；活化型第31页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四RHACGDP腺苷酸环化酶ACATPcAMPGTPGTP第32页，共58页，2022年，5月2

13、0日，13点34分，星期四第33页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四信息传递过程中的蛋白第34页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第35页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第36页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四 此类受体的信息传递可归纳为 激素 受体蛋白酶 第二信使蛋白激酶酶或其他功能蛋白 生物学效应第37页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四3. 单个跨膜螺旋受体第38页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四（二）胞内受体(intracellular recept

14、or) 位于细胞浆和细胞核中的受体，多为DNA结合蛋白（反式作用因子）。第39页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四 受体的结构高度可变区位于N端，具有转录激活功能DNA结合区含有锌指结构，结合DNA激素结合区位于C端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化，激活转录铰链区受体二聚化发生的部位第40页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四 相关配体类固醇激素、甲状腺素和维甲酸等 功 能 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。第41页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四 二、受体作用的特点 高度专一

15、性 高度亲和力 可饱和性 特定的作用模式配体浓度受体饱和度（）配体受体结合曲线 可逆性第42页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四第三节膜受体激素信号传导第43页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四 一、膜受体介导的信息传递 cAMP- 蛋白激酶途径 Ca2+- 依赖性蛋白激酶途径 cGMP- 蛋白激酶途径 酪氨酸蛋白激酶途径 核因子 途径 TGF-途径 第44页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四（一）cAMP - 蛋白激酶途径组成胞外信息分子，受体，G蛋白，腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase，AC)， cAMP，蛋

16、白激酶 A (protein kinase A，PKA)第45页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四1. cAMP 的合成与分解PPiATPACMg2+cAMP5-AMP 磷酸二酯酶H2OMg2+第46页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四cAMPATPACPPiAMPPDEH2O磷酸二酯酶(phosphodiesterase, PDE)腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)第47页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四2cAMP激活PKA的作用机理R 调节亚基 C 催化亚基第48页，共58页，2022年，5月20日，

17、13点34分，星期四cAMP-dependent protein kinase，PKA蛋白激酶ARRR： 调节亚基C： 催化亚基cAMP第49页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四3PKA（蛋白激酶）的作用 对代谢的调节作用通过对效应蛋白的磷酸化作用，实现其调节功能。不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同，在肌肉细胞1秒钟之内可启动糖原降解为1-磷酸-葡萄糖，而抑制糖原的合成。第50页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四 磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶ATP磷酸化酶磷酸化酶ATP PKA抑制物a抑制物b ATP胰高血糖素对糖原代谢的影响胰高血糖素 受体胰高血

18、糖素 受体复合物激活蛋白激活ACATPcAMPPKA 糖原合酶a糖原合酶bATPPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶PiPi磷蛋白磷酸酶PKA第51页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四受cAMP调控的基因中，在其转录调控区有一共同的DNA序列(TGACGTCA)，称为cAMP应答元件(cAMP responsive element , CRE)。cAMP应答元件结合蛋白 (cAMP responsive element binding protein,CREB)可与之相互作用而调节基因的转录。(2) 对基因表达的调节作用 激活的PKA的催化亚基可以进入细胞核，将CREB磷酸化，调节相关基因的表达。第52页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四GsACATPcAMPCCRR 蛋 白 磷 酸 化RR 2cAMP2cAMPCREBNPi Pi Pi 转录活化域DNA结合域细胞膜核 膜CC第53页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四结构基因细胞核PiPiPiPiDNA蛋白质第54页，共58页，2022年，5月20日，13点34分，星期四底物(酶或蛋白质)名称受调节的通路糖原合酶糖原合成磷酸化酶 b 激酶糖原分解丙酮酸脱氢酶丙酮