细胞间通讯和疾病优质课件

细胞间通讯和疾病细胞间通讯和疾病1内容第一部分细胞间通讯的基本原理第二部分细胞间通讯异常所导致的疾病专题间隙连接类疾病总结内容第一部分细胞间通讯的基本原理2第一部分细胞间通讯

的基本原理参考书：MolecularBiologyofTheCell第一部分细胞间通讯

的基本原理参考书：Molecular3一参与细胞间通讯的分子细胞外信号分子ExtracellularSignalmolecules受体蛋白Receptorproteins细胞内信号蛋白IntracellularSignalingproteins

Kinases（激酶）

Phosphatases（磷酸酶）

GTP-bindingproteins（GTP结合蛋白）

Manyproteinswithwhichtheyinteract第二信使Smallintracellularmediators,

orSecondMessengers靶蛋白Targetproteins一参与细胞间通讯的分子细胞外信号分子Extracell4代谢酶基因表达调控蛋白细胞骨架蛋白改变细胞代谢改变基因表达改变细胞形态与运动细胞外信号分子受体蛋白细胞内信号蛋白靶蛋白代谢酶基因表达调控蛋白细胞骨架蛋白改变细胞代谢改变基因表达改5二细胞间通讯的类型临分泌contact-dependentsignaling旁分泌paracrinesignaling突触传递synapticsignaling内分泌endocrinesignaling二细胞间通讯的类型临分泌contact-dependen6两种特殊的细胞间通讯自分泌间隙连接通过间隙连接相连的细胞可进行水溶性小分子的交换，包括细胞内信号分子，从而使它们对细胞外信号作出一至反应两种特殊的细胞间通讯7三细胞外的信号分子与受体结合信号分子与受体结合具有特异性和高亲和力的特点信号分子和受体结合发生的位置细胞表面：水溶性的信号分子和分布在细胞膜上的受体结合，这些受体多为跨膜蛋白细胞内部：脂溶性的小分子信号分子通过自由扩散的方式通过细胞膜与细胞内的受体结合细胞质膜细胞核膜受体水溶性信号分子细胞质膜细胞核脂溶性信号分子运载蛋白三细胞外的信号分子与受体结合信号分子与受体结合具有特异性和8四受体细胞表面受体（膜受体）主要为以下三类离子通道型受体（Ion-channel-linkedreceptors）

G蛋白偶联型受体（G-protein-coupledreceptors）酶偶联型受体（enzyme-linked-receptors）离子通道型受体G蛋白偶联型受体G蛋白酶酶偶联型受体没有催化活性有催化活性四受体细胞表面受体（膜受体）主要为以下三类离子通道型受体G9核受体

核受体家族是一类具有DNA结合结构域，在和信号分子结合后被激活，调节基因转录的蛋白质。

脂溶性的小分子细胞外信号分子通过扩散的方式进入细胞内与受体结合。这类信号分子包括类固醇、甲状腺激素、类视黄醇等。虽然这些分子在化学结构和功能上存在很大差异，但作用机制却相同。它们的受体都属于核受体家族，通过直接激活核受体调节基因的表达。其他

如NO的受体是胞浆中的酶核受体10五膜受体后信号的传递

（G蛋白偶联型受体和酶偶联型受体）第二信使Smallintracellularmediator,secondmessengers：大量地在受体被激活后产生，传递信号。如Ca2+，cAMP细胞内信号蛋白Largeintracellularsignalingmolecules,intracellularsignalingproteins

：作用方式是将信号传递给其它信号蛋白或产生第二信使。根据其功能将其分为下述类别。五膜受体后信号的传递

（G蛋白偶联型受体和酶偶联型受体）第11ScaffoldproteinRelayproteinModulatorproteinAdaptorproteinAmplifierandtransducerproteinBifurcationproteinIntegratorproteinAnchoringproteinMessengerproteinLatentgeneregulatoryprotein各类信号传导分子ScaffoldproteinRelayproteinM12Relayproteinssimplypassthemessagetothenextsignalingcomponentinthechain.Messengerproteinscarrythesignalfromonepartofthecelltoanother,suchasfromthecytosoltothenucleus.Adaptorproteinslinkonesignalingproteintoanother,withoutthemselvesconveyingasignal.Amplifierproteins,whichareusuallyeitherenzymesorionchannels,greatlyincreasethesignaltheyreceive,eitherbyproducinglargeamountsofsmallintracellularmediatorsorbyactivatinglargenumbersofdownstreamintracellularsignalingproteins.Whentherearemultipleamplificationstepsinarelaychain,thechainisoftenreferredtoasasignalingcascade.Transducerproteinsconvertthesignalintoadifferentform.TheenzymethatmakescyclicAMPisanexample:itbothconvertsthesignalandamplifiesit.Thusactingasbothatransducerandanamplifier.Bifurcationproteinsspreadthesignalfromonesignalingpathwaytoanother.Integratorproteinsreceivesignalsfromtwoormoresignalingpathwaysandintegratethembeforerelayingasignalonward.Latentgeneregulatoryproteinsareactivatedatthecellsurfacebyactivatedbyreceptorsandthenmigratetothenucleustosimulategenetranscription.Modulatorproteinsmodifyintracellularsignalingproteinsandtherebyregulatethestrengthofsignalingalongthepathway.Anchoringproteinsmaintainspecificsignalingproteinatapreciselocationinthecellbytetheringthemtoamembraneorthecytoskeleton.Scaffoldproteinsareadaptorand/oranchoringproteinsthatbindmultiplesignalingproteinstogetherinafunctionalcomplexandoftenholdthemataspecificlocation.信号传导分子的功能定义Relayproteinssimplypassthe13第二信使核膜DNA信号反应元件基因转录细胞质膜受体与细胞外信号分子结合第二信使核膜DNA信号反应元件基因转录细胞质膜受体与细胞外信14六细胞内信号蛋白传递信号的方式信号蛋白通过蛋白质中的结合结构域发生蛋白间的相互作用：

如PTB（phosphotyrosine-bindingdomain,磷酸化酪氨酸结合结构域），SH2，SH3信号蛋白的激活和灭活磷酸化和去磷酸化结合与水解GTP（对于GTP结合蛋白）其他，如蛋白质的水解六细胞内信号蛋白传递信号的方式信号蛋白通过蛋白质中的结合结15信号蛋白复合体：脚手架蛋白（scaffoldprotein）与多个信号蛋白分子结合，组装成信号分子复合体，起到加速信号传递和保证信号传递的特异性的作用。信号级联反应：一些信号蛋白（通常是酶或者离子通道）活化后可以通过产生大量的第二信使或者激活大量的下游信号蛋白而使信号得以放大，如果一条信号传导途径包含多个信号放大的步骤，则称之为信号级联反应。信号蛋白复合体：脚手架蛋白（scaffoldprotein16七每个细胞对不同细胞外信号分子的组合发生不同的反应这一点具有重要的生理意义，因为借此生物体可以以种类有限的信号分子对种类繁多的细胞的各种生物学过程进行精确的调节存活分裂分化死亡ABCABCDEABCFF七每个细胞对不同细胞外信号分子的组合发生不同的反应这一点具17八不同细胞对同一种细胞外信号分子会发生不同的反应这一点具有重要的生理意义，因为借此生物体可以以种类有限的信号分子对种类繁多的细胞的各种生物学过程进行精确的调节乙酰胆碱作用于心肌细胞上的受体引起心肌细胞的舒张乙酰胆碱作用于骨骼肌细胞上的受体引起骨骼肌细胞的舒张八不同细胞对同一种细胞外信号分子会发生不同的反应这一点具有18九参与细胞间通讯的分子的

半衰期一般较短这一点具有重要的生理意义，因为半衰期短的分子的浓度可以被快速的调节，参与细胞间通讯的分子半衰期短可以保证细胞对刺激发生快速的反应。九参与细胞间通讯的分子的

半衰期一般较短这一点具有重要的生19十细胞可以对某些信号产生记忆细胞对暂时性的细胞外信号产生持久性的反应，在细胞外信号去除的条件下，反应仍然继续。正反馈机制可以解释部分细胞对信号的记忆的产生十细胞可以对某些信号产生记忆细胞对暂时性的细胞外信号产生持20十一细胞可以调节自身对信号的反应细胞降低对信号的反应性的五种方式：受体的隔离（左一）；受体的降解（左二）；受体失活（中）；细胞内信号分子的失活（右二）；抑制因子的产生（右一）。十一细胞可以调节自身对信号的反应细胞降低对信号的反应性的五21第二部分细胞间通讯异常

所导致的疾病第二部分细胞间通讯异常

所导致的疾病22一信号异常细胞外信号分子缺失eg.I型糖尿病（TypeIDiabetes）I型糖尿病由胰岛素水平下降所导致，所以有关于其发病机制的研究集中在对分泌胰岛素的胰岛B细胞的研究上，而相应的治疗措施为注射胰岛素。一信号异常细胞外信号分子缺失eg.I型糖尿病（23信号不能够到达靶细胞eg.多发性硬化MultipleSclerosis

多发性硬化主要表现为慢性、炎症性脱髓鞘。神经元胞体发出的信号因此不能到达轴突末端的突触部位。目前的研究认为它是一种自身免疫性疾病。信号不能够到达靶细胞eg.多发性硬化Multiple24二信号转导异常如II型糖尿病（TypeIIDiabetes）II型糖尿病又称胰岛素抵抗性糖尿病，多数患者胰岛素水平并没有下降，但胰岛素不能发挥其调节血糖的作用，可能的原因是细胞对胰岛素的反应异常，具体而言是指胰岛素受体和、或受体后的信号传导异常。Ref:/content/begin/cells/badcom/二信号转导异常如II型糖尿病（TypeIIDiab25在信号转导异常所导致的疾病中有两个常提到的概念受体病：由于受体异常所导致的疾病。引起受体异常的原因包括：受体基因异常或机体产生针对受体的自身抗体起到封闭受体的作用等。如，在II型糖尿病患者中检测到针对胰岛素受体的自身抗体。离子通道病：离子通道异常所致的疾病。在信号转导异常所导致的疾病中有两个常提到的概念26专题间隙连接类疾病专题间隙连接类疾病27一间隙连接间隙连接属于细胞间通讯的一个特殊类型间隙连接是细胞间连接的一种细胞间连接按照功能的不同可以分为三大类，其中间隙链接属于通讯类细胞间连接，通过在相邻细胞间形成贯通两相临细胞膜的亲水性通道，而介导细胞间的通讯。一间隙连接间隙连接属于细胞间通讯的一个特殊类型28Occuludingjunctions:sealcellstogetherinanepitheliuminawaythatpreventevensmallmoleculesfromleakingfromonesideofthesheettotheothertightjunctions(vertebratesonly，紧密连接)septatejunctions(invertebratesmainly)Anchoringjunctions:mechanicallyattachcells(andtheircytoskeletons)totheirneighborsortotheextracellularmatrixActinfilamentattachmentsitescell-celljunctions(adherensjunctions,粘附连接)cell-matrixjunctions(focaladhesions，焦点连接)intermediatefilamentattachmentsitescell-celljunctions(desmosomes，桥粒)cell-matrixjunctions(hemidesmosomes，半桥粒)Communicatingjunctions:mediatethepassageofchemicalorelectricalsignalsfromoneinteractingcelltoitspartnergapjunction（间隙连接）chemicalsynapses（化学突触）plasmodesmata(plantsonly)细胞间连接的类型Occuludingjunctions:sealcel29细胞外细胞内NC二间隙连接蛋白细胞外细胞内NC二间隙连接蛋白30染料DiI和calcein转移简图三间隙连接介导小分子水溶性物质通过染料DiI和calcein转移简图三间隙连接介导小分子水溶31三间隙连接与耳聋三间隙连接与耳聋32突变膜定位染料转移亚细胞定位组装其他文献CX26M34T<—/<干扰wtCX26形成功能通道Martinet.al1999W44C<—/+Martinet.al1999W77R<<—GolgiER<Martinet.al1999CX31R180X——ER<<贺力强E183K——GolgiER贺力强141delI—GolgiER贺力强I141V+GolgiER贺力强CX30T5M＋—/干扰wtCX26形成功能通道Commonet.al2002突变膜定位染料转移亚细胞定位组装其他文献CX26M34T<—33细胞间通讯和疾病优质课件34免疫组化表明野生型GJB3精确表达于耳蜗内毛细胞、外毛细胞顶部和蜗神经节蜗神经节耳蜗内毛细胞外毛细胞顶部盖膜免疫组化表明野生型GJB3精确表达于耳蜗内毛细胞、外毛细胞顶35GJB3耳聋错义和无义突变体分别定位于细胞高尔基体(Golgi)和内质网(ER)上，不能被正常组装、也不能被转运到细胞膜上形成间隙连接通道***WTE183KR180X染料(姜黄素Luciferyellow)转移实验证明GJB3耳聋突变体不能形成功能性间隙连接通道WTE183KR180XGolgiER间隙连接GJB3耳聋错义和