沈阳药科大学生物化学课件-第章细胞信息转导

细胞信息传递第十五章CellCommunicationandSignalTransduction概述单细胞生物

——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。外界环境变化时细胞信息传递方式①通过相邻细胞的直接接触②通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能具有调节细胞生命活动的化学物质称为信息物质跨膜信号转导的一般步骤特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应

第一节

信息物质SignalMolecules

一、细胞间信息物质定义细胞间信息物质(extracellularsignalmolecules)是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称，又称作第一信使。

化学性质*蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰岛素等）*氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等）*类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等）*脂酸衍生物（如前列腺素）*气体（如一氧化氮、一氧化碳）等（一）神经递质又称突触分泌信号(synapticsignal)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；作用时间较短。例如：乙酰胆碱、去甲肾上腺素等分类（二）内分泌激素又称内分泌信号(endocrinesignal)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、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

（三）局部化学介质又称旁分泌信号(paracrinesignal

特点由体内某些普通细胞分泌；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。例如生长因子、前列腺素等。（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

其他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(autocrinesignal)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。二、细胞内信息物质定义细胞内信息物质(intracellularsignalmolecules)

第一信号物质经转导刺激细胞内产生的传递细胞调控信号的化学物质。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※第三匀信使(t勒hi你rd屋me开ss茫en求ge课r)负责著细胞斜核内辩外信贯息传朴递的垦物质测，又诊称为DN内A结合鸟蛋白罚，是投一类该可与映靶基泊因特墓异序词列结眨合的跑核蛋觉白，益能调诵节基粘因的倘转录疑。如暴立早大基因(i泰mm定ed用ia燥te伍-e考ar堂ly房诚g盗en炕e)的编壤码蛋熄白质穿。在细啦胞内还传递拖信息均的小屿分子睁物质情，如古：Ca2+、DA愿G、IP3、Ce糟r、cA武MP、cG顾MP、花生搜四烯柳酸及励其代锐谢产本物等仙。※第二僚信使(s杂ec来on芳da代ry胃me滴ss光en督ge识r)细胞份间信册息物滥质影随响细柿胞功尖能的任途径种类信息物质受体引起细胞内的变化神经递质乙酰胆碱、谷氨酸、–氨基丁酸质膜受体影响离子通道关闭生长因子类胰岛素样生长因-1、表皮生长因子、血小板衍生生长因子质膜受体引起酶蛋白和功能蛋白的磷酸化和去磷酸化，改变细胞的代谢和基因表达激素蛋白质、多肽及氨基酸衍生物类激素类固醇激素、甲状腺素质膜受体胞内受体同上调节转录维生素

维生素A、维生素D

胞内受体

同上

目生录第燃二搅节受挑体Re历ce御pt搭or能与饼受体为呈特努异性公结合接的生慈物活挽性分悟子则疑称配体(li防ga干nd)。受体运的定墨义是细醒胞膜陵上或贱细胞兆内能诸特别拦识别笔生物框活性疤分子苏并与底之结水合的差成分乏，它尊能把刘识别已和接韵受的旋信号邀正确粱无误铃地放碌大并扒传递怠到细寻胞内荷部，家进而鸣引起淋生物辜学效炒应的坝特殊宏蛋白教质，烟个别辉是糖影脂。根据雨细胞凤定位一、冶受体趋的分神类、摩一般砌结构矩与功截能存在案于细胞赖质膜上的区受体灾，绝俭大部帆分是陵镶嵌证糖蛋协白。显根据琴其结暗构和妄转换作信号蜘的方架式又挽分为教三大在类：离子筐通道筐受体，G蛋白邮偶联罩受体和单跨饰膜受岩体。（一猾）膜老受体(m朝em厉br唐an梯e泳re傲ce谦pt层or拆)目味录1.环状危受体——配体洪依赖住性离盆子通获道乙酰挪胆碱病受体2.控G蛋白促偶联留受体(G熟-p骂ro衰te驻in辉c央ou息pl坦ed锻r饶ec盲ep销to琴rs狱,GP洋CR萄s)又称浇七个进跨膜螺旋斜受体/蛇型砖受体(s凡er汗pe鸦nt捏in误e旁r善ec崖ep执to烟r)G蛋白掩偶联色受体饰的结企构矩型那代表-螺旋舒，N端被朋糖基炼化，C端的狼半胱渐氨酸只被棕施榈酰剪化。目绑录受体葵结构歌的特深点*受体栗的N端可有不龄同的糖基堆化。*受体播内有蹈一些盐高度顺保守膏的半鲜胱氨精酸残磨基，拼对维请持受该体的华结构侮起到番关键亮作用愿。*胞内借的第务二和胁第三纸个环挠能与G-蛋白睡相偶鸡联案。*C-末端胸的高模度保歉守的Cy月s残基毯在肾春上腺蹈素能α受体惧、肾扩上腺变素能β受体晋和视纹紫质莲受体奶中可携被棕网榈酰腾化，肃可稳洁定受查体胞张内部沟分的蚀三级汉结构符。*受体基的C-末端吃和胞隆内第纯三环昌含有标多个Th哄r和Se蓝r残基驴可被翼磷酸承化，微与抑虫制蛋首白——识β-视紫痛红质帮抑制逢蛋白世（ar选re关st蹈in）结合术，岂使受戒体不凯能再挽活化G蛋白肌而失络活。※摩G蛋白(gu养an园yl奇at予ebi握nd站in代g爷pr橡ot蜻ei千n)是一至类和GT撑P或GD殃P相结劲合、幸位于些细胞勺膜胞额浆面软的外外周蛋属白，增由、吩、端三个唯亚基兼组成辅。有两醉种构劲象：非活千化型；活化殃型两种G蛋白摸的活珠性型段和非抹活性尽型的舞互变目法录RＲHACγαβGD盟PαGT嫌Pβγ腺苷横酸环秃化酶ACAT李PcA感MP信息迫传递悄过程顷中的逐Ｇ蛋画白此类蓝受体法的信遭息传摸递可埋归纳湿为激素受体Ｇ蛋白酶第二信使蛋白激酶酶或其他功能蛋白生物学效应3.单个蛙跨膜螺旋搅受体含TP辉K结构捷域的泡受体EG俊F:表皮证生长阵因子IG桃F-担1:胰岛蛇素样狂生长倘因子PD服GF粘:血小陕板衍循生生演长因畅子FG策F:成纤踢维细序胞生享长因朽子目黑录与配怀体结香合后北具有口酪氨吓酸蛋盖白激昌酶活曲性，姓如胰筐岛素熟受体in鞭su巴li晒n历gr霸ow麦th拨f买ac蕉to叠r惜re坑ce慌pt聪or糟,IG登F-竞R表皮警生长通因子束受体(e瘦pi衰de档rm苦al块g此ro煎wt扩h痛fa秋ct粗or湖r从ec玩ep蠢to愤r,EG墙F-希R)。与配伙体结烟合后漫，可便与酪猛氨酸米蛋白桃激酶柄偶联萌而表挡现出球酶活竹性，故如生府长激贩素受晨体、谢干扰鹅素受陪体。非酪灯氨酸熟蛋白膊激酶单受体惊型酪氨北酸蛋怜白激资酶受所体型狭（催艰化型系受体雅）目料录自身窃磷酸样化(au样to顶ph纸os贡ph喇or迟yl贷at烟io梳n)当配捎体与犬单跨疤膜螺驴旋受鲁体结触合后微，催柔化型药受体(ca撕ta锄ly颗ti每c盗re扁ce佛pt稠or)大多局数发散生二轧聚化亿，二霸聚体碰的酪兴氨酸猎蛋白敌激酶(ty摇ro兵si钳ne证p绳ro灵te旷inki译na棚se,从TP北K)被激恒活，岛彼此惕使对粉方的竞某些锋酪氨下酸残拣基磷艰酸化凤，这慰一过弓程称池为自溜身磷策酸化浓。该型脸受体料与细冻胞的困增殖宫、分匹化、薪分裂觉及癌盾变有杆关*受体银跨膜仗区由22～26个氨袍基酸偿残基杀构成贴一个α-螺旋本，高堂度疏徒水。*胞外假区为哥配体用结合纠部位膛。*胞内者区为忍酪氨姐酸蛋砌白激智酶功绍能区胜（又哈称SH1,Sc翁rho泛mo岭lo惯gy方1凉d糊om凯ai戒n，与Sr屡c的酪也氨酸龄蛋白贤激酶浓区同种源）志位僻于C末端衬，包台括AT军P结合乘和底佛物结火合两丑个功晕能区伪。受体窗结构*该受运体的浅下游告常含狸有SH2结构远域能与迅酪氨抬酸残盛基磷食酸化坝的多置肽链袄结合SH3结构侵域能与熟富含肚脯氨扶酸的床肽段灰结合PH结构扭域(pl换ec躁ks竭tr堂inho茄mo糖lo纹gy鲜d仅om礼ai密n)识别判具有虎磷酸扭化的线丝氨丝式酸和艰苏氨辞酸的垫短肽术，并里能与G蛋白援的βγ复合燃物结书合,还能押与带爹电的污磷脂喜结合TG蛙Fβ的Ⅰ型和Ⅱ型受周体目斩录4.具有虫鸟嘌懂呤环稀化酶驶活性敌的受所体胞外胞内膜受体可溶性受体PKHGCGC具有躲鸟苷傅酸环舅化酶蛛活性究的受菌体结事构PK姥H：激酶据样结抓构域GC：鸟苷块酸环办化酶撑结构普域目亭录⑴受体射的结伍构（二掠）胞予内受透体(i摘nt钳ra洲ce层ll机ul兆ar割r统ec精ep恶to蚁r)位于细胞催浆和架细胞念核中的牢受体片，全秀部为DN赤A结合腊蛋白。高度吗可变夏区位于N端，版具有劈燕转录箩活性DN筹A结合牧区含有激锌指命结构激素冒结合陕区位于C端，爹结合偿激素缓、热胜休克优蛋白派，使制受体缩慧二聚蓬化，汤激活侍转录铰链车区核受兽体结漏构示羡意图目笋录⑵相关鸟配体类固贪醇激衬素、饺甲状脏腺素鲁和维近甲酸互等⑶功础能多为毫反式隆作用蔽因子誉，当帮与相津应配愉体结柳合后移，能覆与DN阶A的顺剂式作淡用元念件结艇合，诊调节录基因弹转录四。二、侦受体郑作用怎的特穿点高度专一性高度亲和力可饱和性特定的作用模式可逆性配体浓度受体饱和度（％）配体娱－受舌体结档合曲金线三、和受体打活性挖的调锐节磷酸禾化与宁脱磷蒜酸化俭作用膜磷妨脂的仗代谢成的影捏响酶促开水解既作用Ｇ蛋妥白的笼调节第买三羽节信息佛的传碧递途挂径Si共gn岁al汁T屠ra兰ns爽du臭ct五io际n盟Pa鼠th牲wa秆y一、瓦膜受凉体介愁导的灰信息宽传递cA共MP-蛋白届激酶假途径–Ca2+-依赖坦性蛋倦白激卫酶途亦径cG疮MP-蛋白命激酶主途径酪氨沿酸蛋脊白激往酶途勇径核因冬子孕途谱径TG毒F-耕β途径（一门）cA侦MP-蛋白堤激酶刺Ａ途钓径组成胞外信息点分子兰，受兼体，G蛋白资，腺苷配酸环散化酶(ad颈en丘yl案at反ecy坡cl添as华e，AC极)，cA齿MP，蛋白任激酶A(p联ro鹿te衬inki很na懂seA，PK显A)1.cA厅MP的合成欣与分置解PPiATPACMg2+cAMP5´-AMP

磷酸二酯酶H2OMg2+cAMPATPACPPiAMPPDEH2O磷酸野二酯晃酶(ph产os鸡ph洞od狗ie蝴st戚er霜as捎e,完PD带E)腺苷表酸环引化酶(ad浇en撒yl塌at微ecy践cl画as锻e,印AC)2．cA症MP的作降用机抓理PK魂A的激活R调节旅亚基C催化繁亚基目坝录RR（cA地MP-d华ep蓬en脑de斤nt脸p劲ro孩te植inki摸na副se，PK派A）R：仿调节捡亚基C：比催化刷亚基cA顺MP蛋白菌激酶AＣＣ3．PK既A的作筑用⑴对代林谢的跟调节昌作用通过仓对效赵应蛋睁白的稀磷酸遭化作饼用，磨实现依其调产节功总能。磷酸化酶激酶ｂ磷酸化酶激酶ａATP磷酸化酶ｂ磷酸化酶ａATP

PPi磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶H2OPPiPKA抑制物Ｉa抑制物Ｉb

ATP磷蛋白磷酸酶PPi肾上情腺素泊对糖搬原代也谢的仪影响肾上叔腺素恐＋瞎受体肾上细腺素·受体驼复合离物激活Ｇ蛋白激活ACAT纯PcA抓MPPKA目诊录受cA竹MP调控帖的基碗因中钳，在赤其转牺录调沙控区承有一淡共同首的DN帅A序列(T望GA冈CG扎TC炉A)，称为cA赔MP应答福元件(cA滴MPre逢sp借on眯se励el钉em狡en翁t须,投CR管E)。可与cA线MP应答湿元件熔结合下蛋白(cA口MPre绩sp如on挂se权e宽le畜me艇nt兼b蓄ou杀nd占p携ro梅te柳in前,C交RE伞B)相互机作用众而调地节此编基因宏的转礼录。(2善)对基颜因表皮达的刚调节挤作用GsACAT怠PcA绵MPCCRRCC蛋锐白中磷轰酸显化RR2cAMP2cAMPCREBNPiPiPi转录活化域DNA结合域细胞膜核膜ＣＣ结构圣基因ＣＲＥＢＣＲＥＢ细胞阿核PiPiＣＲＥＢPiＣＲＥＢPiＣＲ室ＥDN刻A蛋白兴质（二）Ca2+－依赖智性蛋社白激殿酶途蚕径1.暴C携a2+－磷脂论依赖顷性蛋桨白激挡酶途价径组成胞外呆信息剩分子搂，G蛋白蛋白敲激酶C(检pr衣ot互ei威nki考na士seC,桂P园KC垂)磷脂伟酶C(第ph冰os让ph药ol疑ip随as超eC,及P唐LC传)甘油前二脂(di众ac叫yl双gl威yc旗er预ol,识DA层G)三磷欠酸肌液醇(in症os续it杏ol1,牵4释,优5tr澡ip刘ho脆sp会ha林te,惰IP3)(1比)脚D户AG，IP3的生腿物合闸成和辽功能PI事P2PL惧CDA洒G没+覆IP３除PL健C能特部异性苍地水淋解PI伟P2生成DA脖G外，今还可补通过债下面选途径扶生成DA酷G。磷脂托酰胆片碱(P接C)磷脂湿酸(P冈A)超+胆碱DA落G磷脂棋酶D(P淘LD截)DA授G，IP3的奸功嫩能DA厕G：在磷源脂酰俊丝氨集酸和Ca2+协同略下激侄活PK柱CIP3：与内再质网殊和肌请浆网酬上的暂受体屡结合筑，促盗使细市胞内Ca2+释放(2贤)支P确KC的结遭构与似生理侨功能结构柴与分蹄型：宴其氨擦基酸慎序列承有四默个保胳守区打（C1、C2、C3、C4)和可矮变区矩（Ｖ半），秧分为调节兔域和催化晒域。C1：富含Cys，DAG、TPA结合部位C2：Ca2+结合部位调节域C3：ATP结合部位C4：结合底物并进行磷酸化转移的场所催化域分仿类Ca2+依赖元型：，访，考，Ca2+非依着赖型：、港、食、野、贤

调节域

催化域C1C2C3C4，，C1C3C4、、、C3C4C1②调节杯基因父表达PK舱C对基蔽因的嘱活化纪分为早期肆反应和晚期昂反应。*PK规C的生镇理功拍能①调节雅代谢活化荐的PK屋C引起肢一系宅列靶礼蛋白溪的丝絮、捞苏氨社酸残袜基磷砖酸化袍。靶蛋扭白包牧括：茂质绵膜受贵体、冶膜蛋篮白和跪多种傅酶。PK疑C对基步因的尾早期醉活化呼和晚速期活使化目园录2.紫C痰a2+－钙调弯蛋白菜依赖技性蛋覆白激爆酶途肝径受体萌、G蛋白电、PL乡丰C、IP3、Ca2+、钙早调蛋扇白、Ca喊M激酶(容Ca2+－Ca酬M激酶顶途径)钙调广蛋白(ca舰lm览od粱ul黄in,Ca添M)有四乌个Ca2+结合帜位点忆。与Ca2+一起轨激活Ca漫M激酶侵，磷腐酸化佣多种狱功能腥蛋白偏质（籍丝、科苏氨崇基酸剂残基苍）。组成（三坐）cG依MP-蛋白羞激酶G途径受体裹，鸟疲苷酸竿环化马酶(gu以an采yl廊at约ecy甘cl哑as踢e,虏GC朽)，cG维MP,蛋白捡激酶G堵(p幸ro抵te属inki换na村seG，PK节G)组成cG俊MP的合旱成和当降解

GTPGＣMg2+PPicGMP磷酸二酯酶H2OCa2+或Mg2+5´-GMP使有沸关蛋康白或沙酶类叶的丝、够苏氨嘴酸残基雾磷酸贴化PK越G的功内能NOGCPKG

蛋白质磷酸化GCG蛋白GTPcGMP激素R胞膜*生理效应：如心钠素、NO舒张血管平滑肌。（四跑）酪每氨酸霉蛋白持激酶侵途径(tyrosine–proteinkinase,TPK)酪氨酸蛋白激酶分窝类受体絮型TP光K（位于赞细胞秋质膜鄙上）如胰洁岛素窃受体愉、生阻长因啦子受脚体及旷原癌室基因娘（er瞧b-B、ki凑t、fi下ns等）啦编码蓄的受径体非受狠体型TP嗓K（位于两胞浆沾）如底揉物酶JA汁K和原太癌基邀因（sr伐c、ye据s、be查r-丧ab岗l等）羞编码命的TP芳K1.受体币型TP筒K-Ra铜s-M祝AP努K途径GR围B2(g川ro谎wt重h点fa便ct街or具r币ec葬ep往to驶r舍bo斩un架d币pr加ot挖ei偿n严2）SH2域(sr矛cho乏mo布lo片gy非2颈do订ma晓in)细胞锄内某民些连集接物染蛋白歇共有鞠的氨魄基酸邪序列眼，与川原癌姿基因sr托c编码完的酪颂氨酸糠蛋白务激酶北区同桥源，美该区饮域能罚识别与磷酸煌化的厅酪氨新酸残袋基并失与之题结合。组成议：催匀化性产受体跌，GR谷B2,逐SO疲S,Ra疤s蛋白,Ra态f蛋白杰，MA南PK系统SH2SH3SO闲S甲(s钉on陵o柏fse户ve偷nl传es贴s)富含武脯氨完酸，池可与SH邻3结合狂，促途使Ra棕s的GD柔P换成GT石P。Ra仇s蛋白：原甚癌基丽因产群物，界类似抗与G蛋白佛的G亚基Ra拔f蛋白：具有窜丝／市苏氨部酸蛋套白激借酶活邮性MA倡PK系统(mi袭to抖ge银n-a遭ct笼iv仁at品ed鞠p筝ro志te桨inki捷na苹se)包括MA愿PK、MA肿PK激酶壶（MA励PK社K）、MA苦PK僚K激酶肉（MA茅PK烫KK），是一酷组酶展兼底惜物的日蛋白员分子量。目鉴录细胞骆外信短号EG拿F、PD宏GF等具PT势K活性翻的受长体GRB2

PSOS

PRa躲s-G搏TP

PRaf调节其他蛋白活性MAPKKMAPK

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P

P细胞核反式作用因子调控基因表达细胞展膜二聚牌化目揪录2.JA忆Ks-S易TA银T途径*涝非催绘化性加受体*JA海Ks(ja兄nu协ski吸na巷se嗽s)*信号翠转导女子和擦转录激激动骂子(s须ig互na旁ltr鼻an企sd企uc夕to签rsan近d雷ac汽ti社va周to记rs稿o难f呜tr谊an迟sc瓦ri劲pt骡io扁n，ST毅AT秒)组成干扰失素诱把导JA红K、ST简AT复合刑体核内许转移刷及调拘节基局因转折录机氧制目理录（五公）核堤因子B途径核因脸子B(nu晒cl饶ea枝r威fa博ct脆or跳-B翅,缘瑞NF刷-B纯)TNFCer等激酶系统病毒感染、脂多糖、活性氧中间体、佛波酯、双链RNA等PKA、PKC等激活NF-

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