第五章细胞的信号转导

第五章细胞的信号转导细胞信号转导(signaltransduction)的概念：

信息分子将调节机体生命活动的信号传递给靶细胞（targetcell），靶细胞通过其信号接收装置——受体（receptor）将信号识别、放大并转换，从而产生多种细胞内生物学效应。细胞间信号的转导包括几个方面：信号分子(第一信使)

细胞表面受体跨膜转导系统(产生第二信使)

胞内信号转导系统

主要内容胞外信号受体G蛋白第二信使与下游信号传导途径第一节胞外信号特点：特异性、高效性、可灭活性一、内分泌激素低浓度、全身性、长时效二、神经递质时间短、作用距离短、局部浓度高三、细胞因子旁分泌作用、自分泌作用四、气体分子

NO、CO，直接跨膜、局部作用

第二节受体受体的基本概念膜受体的结构类型膜受体的特性膜受体的数量与分布一、受体的基本概念

受体(receptor)：一种蛋白质，存在于细胞膜或者细胞内，能接受外界信号并将该信号转化为细胞内的一系列生物化学反应，从而对细胞的结构和功能产生影响。

细胞膜受体、细胞内受体配体(ligand)：受体所接受的外界信号，通称为配体。包括神经递质、激素、生长因子、光子、其他细胞外信号。二、膜受体的结构和类型（一）膜受体的化学成分和结构

1、化学成分：

糖蛋白、脂蛋白和糖脂蛋白

2、结构：跨膜蛋白，3个结构域细胞外域：亲水——识别部跨膜域：疏水——转换部细胞内域：亲水——效应部膜受体3个部分可以是同一蛋白的不同亚基，也可以是不同的蛋白分子组成的蛋白复合体。一条肽链构成的受体为单体型受体，例生长因子受体、细胞因子受体等。两条以上多肽链构成的受体为复合型受体，例胰岛素受体、N－乙酰胆碱受体（α2βγσ)。（二）膜受体的类型（据活性分类）生长因子类受体：具酪氨酸激酶活性某些神经递质的受体：离子通道(配体闸门通道)G蛋白偶联受体配体1、受体型酪氨酸激酶细胞膜上：具跨膜结构配体结合区跨膜区激酶活性区

举例2、配体门控性离子通道常为多亚基配体-受体→通道状态改变每个亚单位带4个疏水跨膜区；每个亚单位的羧基端和氨基端均朝向细胞外基质；每个亚单位M2越膜区与离子通过有关。3、G蛋白偶联受体一条多肽链组成，7个跨膜疏水区氨基端朝向胞外，羧基端朝向胞内氨基端具糖基化位点，胞内具有可被磷酸化的位点①结构：细胞外区（配体结合区）跨膜区细胞质区（有G蛋白结合部位）

②机制：在细胞膜中与效应器是分开的，必须偶联一种结合GTP的蛋白（G蛋白），才能将信号转给效应器。三、膜受体的特性（一）特异性:立体构象互补（二）可饱和性（三）高亲和力（四）可逆性（五）特定的组织定位四、膜受体的数量和分布

细胞受体1受体2受体3……受体细胞1细胞2细胞3……生理情况下，受体数目可以受微环境调节第三节G蛋白G蛋白家族G蛋白作用机制G蛋白：鸟苷酸结合蛋白，总称。共同特征：三个亚基构成异聚体（αβγ）具结合GTP和GDP能力，并具GTP酶活性构象改变可激活效应蛋白一、G蛋白家族据α亚单位结构与活性可分3类。

Gs家族：激活

Gi家族：抑制

Gq家族：了解不深二、G蛋白的作用机制1、静息：α－β－γ－GDP，与受体分离2、L-R，R构象改变，与α接触，α亲和力改变，结合GTP，α与βγ分离，与受体分离（α-GTP,功能状态）3、L-R分离，α水解GTP成GDP，构象改变，与效应蛋白分离，恢复静息G蛋白β亚单位的作用：调节G蛋白作用强度。浓度高→静息G蛋白→G蛋白作用小浓度低→游离α亚单位→G蛋白作用大效应蛋白种类：取决于细胞的类型和α亚单位类型第四节

第二信使及其介导的下游信号途径第一信使（firstmessenger）：各种细胞外信息分子，激素，神经递质，局部化学介导因子等。第二信使（secondmessenger）：第一信使与其特异受体结合后，激活的受体，刺激膜内特定的效应酶或离子通道，而在胞浆内产生的小分子信使物质。腺苷酸环化酶与cAMP信号转导通路鸟苷酸环化酶与cGMP信号转导通路磷脂酰肌醇信号通路一、腺苷酸环化酶（AC）与cAMP信号转导通路1、AC：膜结合蛋白

G蛋白的效应分子

ATP→cAMP

6种亚型：组织特异性AC结构特点：

M1、M2两大疏水区，氨基端羧基端均向细胞质侧，C1、C2两大活性区域功能：催化ATP成cAMP2、cAMP信号通路

L-R→G蛋白活化→

AC激活→

cAMP→cAMP依赖性蛋白激酶A（PKA）→cAMP反应元件结合蛋白（基因转录调节因子）→结合于基因CRE区→启动基因表达→蛋白产生→生物学效应L-R→G蛋白活化→

AC激活→

cAMP→离子通道举例3、cAMP信号通路的调控G蛋白的调节钙调素/Ca2+的活化(也可激活AC)环核苷酸磷酸二酯酶对cAMP的降解

二、鸟苷酸环化酶与cGMP传导通路1、鸟苷酸环化酶（GC）：膜结合性和可溶性的膜结合性GC：跨膜蛋白，受体和酶的双重作用可溶性GC：胞质中，需要NO（第二信使）的激活2、cGMP信号传导通路膜结合型GC：L-R→GC激活→cGMP→活化cGMP依赖性蛋白激酶（PKG）→进一步激活酶蛋白→产生效应L-R→GC激活→cGMP→离子通道可溶性GC：乙酰胆碱（精氨酸等）→NO细胞外NO→外源物质入细胞→NOGC激→cGMP→激活PKG→细胞效应→举例：硝酸甘油治疗缺血性心脏病：硝酸甘油→细胞→NO→GC活化→cGMP→激活PKG→肌动蛋白-肌球蛋白复合物抑制→平滑肌松弛，血管扩张→缺血缓解三、磷脂酰肌醇信号通路G蛋白偶联的信号通路L-R→PLC活化→PIP2分解为DAG和IP3（第二信使）第四节信号转导途径的主要特点一、蛋白质的磷酸化和去磷酸化蛋白磷酸化蛋白激酶↑↓磷酸酶蛋白去磷酸化二、级联反应：一系列酶促反应仅通过单一化学分子调节使信号逐渐放大三、通用性与特异性通用性：途径通用特异性：受体特异四、胞内途径的相互交叉信号转导与疾病1、受体缺陷：重症肌无力，自身免疫病，抗乙酰胆碱受体的抗体，受体破坏。2、G蛋白功能异常

霍乱霍乱毒素A亚基入细胞→NAD+中的ADP核糖基不可逆的结合到G蛋白α