2012同等学力分子生物学讲义老师

第三章细胞信号传递受体信号转导调节蛋白、转录因1传递途

G蛋白偶联

组分简介G 激酶(RTK)

2根据信息物质的特点及作用方式将其分为1、局部化学介质（旁分泌信号）：如生长因子细胞生长抑素等34、气体信3（一）细胞间和细胞内的信号分细胞间信号分细胞内信号分（调控表达类DAG(二酰基甘油)类固醇、NO和COIP3（1,4,5-肌醇三磷酸和 （二）气体信号分子 硝酸甘油可产生NO5NO的调节作用：主要通过激活鸟苷酸环化引起鸟苷酸环化酶构象改变,酶活性增高cGMP作为第二信使，产生生理效（平滑肌舒张6膜受体G蛋白偶联受体（七跨膜螺旋）胞内受体7（9经膜受体起作用的信号分亲水性信号分子：促甲状腺素、 素少数疏水性信号分子： 素经胞内受体(核内受体)起作用的信号分子 甲状腺素、视黄酸、维生素D等。特和DNA结合结构方与信号分子形成激素-核受体复合→进入细胞核与特异的转调控区结合→调节表达（一）G蛋白偶联受体和G蛋白(鸟苷酸结合蛋白G蛋白偶联受G蛋特单一多肽链，含7螺旋。N端组成：由α三功能:G有GTPase段C3是G蛋白结合位点配体-G- GsG 激活G蛋白。 G蛋白（guanylatebinding是一类能和GTP或GDP相结合、位于细胞浆面的外周蛋白，由、、三个亚基组成。非活化型以GDP结合活化型亚基与GTP结合并导致二聚体G种 效应分 细胞内信 靶分 AC AC

磷脂酶c 二酯酶活

Ca2+,IP3

cAMP途径（cAMP-PKA途径）G腺苷酸环化酶Ca2+途径（Ca2+-PKC途径）：GqPLC 的（以β-肾上腺素受体介导的信号传递途径为例

GTP和Gβγ

G-GTP结合并激活腺苷酸腺苷酸环化酶催化ATP

激素激素-Gs腺苷酸环化酶PKAcAMP的作用机理及PKA的激活机PKA的激R为调节亚基，可与结合PKA的激当4分子cAMP与2个R结合后，R脱落，游离的C蛋白激酶活性 将NAD+的ADP核糖基团转移到G的ArgCys残基上，使GGTPase活性，抑制GTP的水解，造成腺苷酸环化酶的持续激使Gi蛋白的α亚基ADP核糖基化 蛋白α亚基上的GDP被GTP取代，G蛋白GDP型(GDP三聚体)，失去对腺苷酸环霍乱毒素霍乱毒素

+C+N

G- 2 ONCN

+（有GTPase活性 CH2 G-GTP （无GTPase活性 （三）Ca2+信号传递途磷脂酶CPLC)催化DAG和IP3受受体激活GqPLC水解PIP2产生IP3和 +DAG、IP3的功 DAG：位于质膜上，在磷脂酰丝氨酸和协同下激活PKCCa2+信号传递途径G蛋白

Gq激活

水解

的Ca2+通道

释放Ca2+， 激活蛋白激酶

PKC影响调 表IP3：受体Tyr激酶(RTK

兼有受体酶内Tyr激酶25(ReceptorTyrosineKinase,绝大多数生长因子的受体：分6表皮生长因子受体（epidermalgrowth神经生长因子受体血小板衍生生长因子-11个跨膜α螺旋，C端：胞质结构域，有Tyr激酶活性RTK的靶蛋白 接头蛋 SH2：识别并结合活化RTK的P-PP-Tyr

SOSP-TyrPGTP型（有活性）和GDP型（无活性Ras蛋白可水解酶活化蛋白(GAP)在有/无活性形式间转换，Ser/Thr激酶级联反应。Ras-GDPGEP、 Ras-4、RTK-Ras-MAPK信号传递途生长因子RTK→→SOS蛋白（GEF）→Ras蛋→Raf蛋白（S/T激酶，MAPKKK→MEK蛋白（T/Y激酶→MAPK（S/T激酶功能：生生长因子→RTK→Ras→RafPPPPPPPmRNA PP1、受体型鸟苷酸环化酶：心钠素(ANP)受ANP受体：肾细胞、血管平滑ANP与受体结合→激活鸟苷酸环化→激活PKG（Ser/Thr激酶2、受体型Tyr磷酸酶：白细胞表面的Tyr激酶使靶蛋白的Tyr磷酸化，磷酸酶可去磷酸基团Tyr激 P-Tyr磷酸 如转化生长因子受体(TGF-功能I、II型：具有蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶活II型受体将I型受体磷酸化并激活I型受体的功能是将转录因子Smad磷酸化，使Smad进入核内，调节某些的转录III型受体：帮助TGF-β因子接近I型和II型受体。仅有受体功能，无酶的催化功红细胞生成素(EPO)受体、干扰素(INF)EPO与受体结激活靶细胞内的Tyr激酶靶蛋白磷酸

第四章糖蛋白、蛋白聚糖Glycoproteinand由共价键连接的糖－蛋白质复合物（一）糖蛋白定义一种或多种糖以共价键连接到肽链上的蛋白质特点现为蛋白质的特性。每条糖链含约<15个单糖分布：细胞膜、溶酶体、细胞外单糖的种类及糖苷键 糖苷键糖环结

8种（多为D型2种构型（α、2种（六元吡喃、五元呋喃糖链与蛋白质的连接方式：N-连接，O-连参与分子识别和细胞识别作用（最重要（二）蛋白聚糖定 特糖占比例大，约一半以上，具有多糖性每条糖链平均含约80个单糖分组蛋糖胺聚糖：糖胺（葡萄糖胺、半乳糖胺糖醛酸（葡萄糖醛酸等体内重要的糖胺聚（6种

抗凝血（肝素 Ac-β-(Asn-X-Ser/Thr)白连以N-糖苷键或O-（同糖蛋白方点理功 第九 表达调

乳 色氨

表达(geneexpression遗传信息的经过转录、翻译合成过程（即转录及翻译的过程）。 表达(constitutive2、适应性表达(adaptive 表达(constitutive在发育的任一阶段都能在大多数细胞中持续进行的表达。其表达产物通常受环境因素的影响。这类通常被称为管家（housekeegene）。 2、适应性表达(adaptive 诱导 阻遏(repression)： 表达调控（generegulation）信息（相同的结构），表达特定数量的特定的过程。（对表达过程的调节 转录水平 激活及转录起始 是核酸中遗传信息的遗全部DNARNA中的RNA序列编码序列（coding 非编码序列（noncoding2、的调控序列 译的DN 断,含 调控序列,是非编码序列。顺式作用元件（cis-actingelement）指与结构表达调控相关、能够被调控蛋白特异性识别和结合、可影响自身表达活性的特异性DNA序列。通常是非编码序列原核生物调控序列：启动子真核生物的顺式作用元件反应元件（responseelement）、poly（A）加尾信号等 原核生 调控元件启动子（RNA聚合酶识别、结合子至少有一个启动子,一般在第一 5’侧上游 结群 起始点上游-10和-35bp区域。BAD共有序

-35 -10 AArAAAA

RNA转录起终止子（terminato）： （operato）：原核生 的结

structural 启动子（promoter 并启动转录的DNA序列真核生物启动子元件是TATA盒，几乎所已发现的真 的启动子均有此序列TATA盒序列的完整性与准确影响其功 转录起始上游-25~-30bp，是转录因子TFIID的结合位点。作用：TATA盒与TFIID结合，再与RNA聚合酶II结合成复合物，启动 TATA盒结合蛋白(TBP)是TFIID的亚基,序列：TATAAAA或启动子可以分为两种 启动子元件(corepromoterelement)RNA聚合酶起始转录所必需的最小的DNA序列,包括转录起始点及其上游-25/-30bp处的TATA盒核和产生基础水平的转录②上游启动子元件(upstreampromoterelements)：用因子结合，调 的转录效率种类：位于-70bp附近的CAAT盒、GC盒和CACA作用：与相应的蛋白因子结合，能提高或改变转效率 调控（常为增强）邻近的转录活性。 部位：一般位于转录起始点上游-100~-300bp处 特点：1增强子的功能与其位置和方向无关必须与启动子共同起作有些增强子具有组织特异有些增强子属于可诱导增强 5′--------AATAAA5′--------AATAAA----------GT------

含有II ，含有II，AATAAA顺序及下游GT或T富在mRNA3’200个A。 调控序

结 调控序5′

3p开放阅读框：openreadingframe非翻译区：untranslatedregions 3.2x109 约为2.53万（二）真 转录产物为单顺反子 （三 子的调控方式负调节方式为主—阻遏蛋白抑 转兼有正调节方（一）转录水平的调控） 组成：包括依次排列着的启动子(P) 序列(和3个结 Y）：编码-半乳糖苷乙酰基转移酶cAMP-CAP的正性调乳 子的结调控 结II

OOayzP序z：ayzP序CAP结合位 CAP结合位乳糖 子的调控元件（5’3’2(蛋白质调 I

序列O)阻遏蛋白（4相同亚基旋-转角-螺旋,即HTHa 调节I产生阻遏蛋白，阻遏蛋白与序列结合，子RNA聚合酶LacZYA。当细胞中有乳糖或其他诱导物如白便与半乳糖或诱导物结合,转录, 阻AYZOIAYZOI阻遏蛋

乳 子被诱导物开 AYZOIAYZOI阻遏蛋

启动转 半乳 乳有乳糖存在cAMP-CAP系统的正调 cAMPCAP结合位点受cAMP-CAP的正调节环化酶，降低cAMP的浓度葡萄糖浓度低降解物少,cAMP→cAMP-CAP复合物与DNA结RNA转录（利用其他糖供能葡萄糖浓度高降解物多cAMP→cAMP与CAP结合受阻→抑制RNA转AYAYZOP无葡萄糖，cAMP浓度高 葡萄糖葡萄糖cAMP浓度ＩOＩO无转cAMPＩＩ

OO 组成包括依次排列着的启动子(P) 序列(和5个结 （编码色氨酸合成所需的酶） ——R由r 编码,是独立的转录单位。表达产物是阻遏蛋白，结合 序列作用—当环境中色氨酸充足时，抑制色氨酸 色氨酸 子的调RR 结 在环境色氨酸供应充分时,抑制色氨酸 调节 结ABCDERNAABCDE

Trp

Trp

子 子产生mRNA的5’端有 34区互补形成的茎-环结构，茎部富含GC,3’端有7个连续的U,导肽(十四肽),第10、11子为trp子，其终止子位于12环境中Trp供应充分，前导肽的1412区，使3区和4区碱基互补，形成衰减子结构，转录 PO

前导

终

14aa前导肽编码区:包含序列14aa前导肽编码区:包含序列

…形形成发夹结构能力强弱序列1/2>序列2/3>序列前导

RNA聚合 UUUU

33可使转录终4UUUUUUU前导

1.当色氨酸浓度高前导

Trp合成酶系相结 被转RNA聚合酶结21糖

UUUUU……

序列、不能形成衰减子结2.当色氨酸浓度(二)翻译水平调节 细菌 表达系统由70种蛋白质组成，其中大部分是核蛋白质，及RNApol的亚基 子内,,,α,f和。6个子的共同特征是，在同一个操纵子内,一个编码的蛋白质能抑制另一个（或自身）的表达。(三其他——反义影响mRNA的稳定性反义RNA与和mRNA形成的双链 分别在细胞核与细胞 mRNA降解 （失去一段序列或转移到新位点④DNA甲基化和异染色质DNA甲基化（A、C、CG或5-mC、6-DNA甲基化程度CpG岛（CpG是指DNA上一个区域，此区(C)和鸟嘌呤(G)，以及使两者在脊椎动物组DNA中,富含CpG二核苷酸的区域呈随机分布，像大海中的一座座孤岛，称为“CpG岛”。 组中CpG岛的特点 长度为1~2kb的DN 一般DNA序列高10倍，GC含量约60%（一般DNA序列40%）经常存在 位点（如启动子区域作用：CpG岛与调 在结构异染色质（heterochromatin）是转录非活性常染色质转录活性区域对核酸酶（DNaseI）敏感，特别 (hypersensitivesites)。很 感位点是调节蛋白质的结合序列，DNA甲基化程度低染色质重塑（chromatin化称为染色质重塑。活化蛋白质可以通过改变的核小体的组蛋白(H2A,H2B,H3,H4)酸与苏氨酸残基的修饰,如磷酸化、乙酰化组蛋白共价修饰方式：N泛素化、ADP核糖基 (三)转录后水平的调节指mRNA的转录后加工包括5’保证mRNA在转录过程中不被降真核生物转录生成的mRNA在转录后保护转录体mRNA不受5’外切酶降解促进mRNA(通过帽结mRNA剪定义：真核细 表达所转录出的 选择性剪接（alternativesplicing）有 的mRNA前体,按不同方式剪接产生2种以上mRNA,翻译产生多种蛋白质(Alternativesplicing)在特定条件下可与另一个内含子3’受点进行 选择性剪接产生型和型肌钙蛋

mRNA的选择性剪接的意选择性剪接可以使同一产生不同由于剪接的多样化，一个在转录或的蛋白质。人类编码蛋白的3-3.5万个10万种mRNA的编辑(mRNAmRNA人类apoBmRNAapoapo（分子量为500apo（分子量为240 RNA编辑作用说明，的编码序列经过转录化加工(differentialRNAprocessing)。

翻译起始因子5’端非编码区长度影响翻译起始效率及mRNA稳定性：主要取决于3’-UTR结poly(A)尾增加mRNA稳定去polyA尾有关。3’-UTR中富含AU序列导致mRNA不稳（3’-UTR中含AUUUA的拷贝数3、RNA结合蛋白调节翻译 铁蛋白mRNA3’-UTR富含AU区可IRE结合蛋白(IRE-BP):可与IRE结合

(五)翻译后水平的调 原核与真 表达调控的特原 转录调节特主要在转录水平 子模型的普阻遏蛋白与阻遏机

真 转录调节特存在多级调控，转 结构发生变正性调节占主第十章 肿 的概肿 携带的

RNA肿 携带的 原

原 的概原 的特原 的激癌抑抑

的表达产DNA和RNA

机（一）肿

携带的 ,概念：能使敏感宿主产生肿瘤或使培养细。转化细胞吸收并整合外源而发生持久的、可遗传的改变的过程；或以肿瘤或剂分类：DNA肿瘤(全部携带癌)RNA肿瘤（均为逆转录，部分 ，长末端重复序列LTR）

oncogene，概念：肿 中能使敏感的宿主产生肿或使培养细胞发生恶性转化

早期表达在RNA

逆转

的转化作用一般较慢来源于宿主细 组，在宿主细

组整合过程示意RNA

细 组再 颗

宿主

(二)原 （proto-细胞癌,cellularoncogene概念：存在于正常生物细胞组中，与癌高度同源；以调节细胞生原 激活的主要机制插入突变（获得启动子与增强子）:插入活异常（缺失/获得、移位DNA点突变或缺

插入突变（获得启动子与增强子当逆转录细胞后，组启动子和增强子）插入到细胞原癌附近游邻近的转录和影响附近结构的转录水平，使原癌过度表达或由不表达变为表达，导致细胞发生。c的激活：获得启动子与增强(genetranslocationandgenerearrangement 易位后产生新的蛋白

c被免疫球蛋白增强子激活机制c致c

8易 不表E高表

可能导致的异常表达。 及bcr的特异融合 9,

mRNA

l融合蛋白（具PTK活性

s光镜下检查双微体由于碱基置换或缺失导致原 达产物结构和功能异常并 性。如癌第12 Ras蛋白的GlyValRas蛋白活性破坏,保持激活状态,引 Ras癌,蛋白

RAS有活性的Ras

输出信 主要类

表达产o表达产 o表达产 存

细胞内信号物质GTP/GDP结合蛋白(小G蛋白

与EGFR相似，但缺N-体结合区导致酪氨酸激酶持GTP/GDP结合蛋白(小G蛋白

二、抑癌（anti-(一)抑癌的概抑癌：细胞内存在的一类控制细胞生长、遏制肿瘤形成的。它们在细胞从遗传学角度来看，癌的突变是显性的，而抑癌突变是隐性的，通常需要两个等位均发生突变失活才能起作用，所以又称为隐性癌。许多抑癌的表达产物在细胞周期中发

（二 与 位： 表达产物：Rb蛋化学修饰与活性状态/的Rb蛋白作为细胞周期关卡，在细胞G1期抑用。（在细胞G期起抑制作用 G0G1

E-

S E-E- 位： 表达产物：P53蛋白①对细胞周期起负调控作用，抑制细胞从G1进入S期②激活DNA损伤修复蛋白，保持 DNA肿瘤 （DNA肿瘤 DNA和RNA肿瘤 十一 本章基本内 cDNA文库、PCR连接目 和载

目的的表达

1、工程是对进行设计和改造的分子工程，包括重组、克隆和表达，其技术是在体外按照人的意愿，将不同来源的DNA分子通过酶切和拼接形成新的DNA分子（重组DNA分子）,将其大量，得到表达产物的技术2、克隆分子克隆（ 克隆DNA重组技术DNA经限制性内切酶切割后产生的片断插入载体，形成DNA重组体，再导入宿主细胞进行扩（restrictionDNA的特异序列，并在识别位分类：分３种类型II型 II型限制性核酸内切切割DNA后产生平末端或粘性末 H

�粘性末端（stickyendsorcohesiveends）:沿识别序列的对称轴，对DNA的双链同时交错切 H

定义：可以携带外源的载体，能够导入宿主细胞，通过可以获 ③含有多种限制酶的单一识别位点便于外源DNA的插入 组DNA文库 断插入克隆载 组的全部遗传信息