第十二章 细胞信号转导

人的社会性

12第十二章：细胞信号转导人的感觉器官细胞的“感觉器官”12第十二章：细胞信号转导第十二章：细胞信号转导《细胞生物学》12第十二章：细胞信号转导1925年，生物学大师Wilson就提出：“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找。”细胞是生命活动的基本单位。12第十二章：细胞信号转导薛定谔：“生命的基本问题是信息问题”

薛定谔著《生命是什么》12第十二章：细胞信号转导

1998年R．Furchgott等三位美国科学家因对NO信号转导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学奖。RobertF.Furchgott

LouisJ.Ignarro

FeridMurad

12第十二章：细胞信号转导本章知识要点信号转导，第一、第二信使的概念受体的类型，结构，作用特点,配体4类重要的细胞内信使途径

cAMP(环磷酸腺苷）cGMP（环磷酸鸟苷）DAG/IP3（二酰基甘油/三磷酸肌醇）Ca2+12第十二章：细胞信号转导信号转导（signaltransduction）

细胞之间联系的信号（第一信使）通过与细胞膜上或胞内的受体特异性结合，将信号转换后传给相应的胞内系统（第二信使途径），使细胞对外界信号做出适当反应的过程。细胞内存在多种信号转导方式及途径，而且彼此间可交叉调控，构成复杂的信号网络（signalingnetwork）。第一信使第二信使途径受体12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导激素：由内分泌细胞合成、经血液或淋巴循环到达机体各部位，如胰岛素、甲状腺素、肾上腺素。神经递质：由神经元的突触前膜释放，作用于突触后膜的受体，如乙酰胆碱、去甲肾上腺素。局部化学介质：细胞分泌后进入细胞外液，作用于附近的靶细胞，如NO、生长因子。12第十二章：细胞信号转导区别结合于受体的部位和内源配体的相比产生的细胞效应与内源配体的效应相比I型激动剂相同相当或更强II型激动剂不同可增强后者I型拮抗剂相同阻断或减弱II型拮抗剂不同阻断或减弱12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导细胞表面受体两种不同类型受体细胞内受体载体蛋白水溶性信号分子脂溶性小信号分子12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导乙酰胆碱受体12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导受体配体结合区域胞质内细胞内环12第十二章：细胞信号转导七次跨膜能被G蛋白识别的区域12第十二章：细胞信号转导G蛋白(G-protein)：鸟苷酸结合蛋白（guaninenucleotid-bindingprotein），指在信号转导过程中，与受体偶联的、能与鸟苷酸结合的一类蛋白，是位于细胞膜胞质面的膜外周，由、、构成的异三聚体。(2)G蛋白的概念12第十二章：细胞信号转导AC:腺苷酸环化酶PLC：磷脂酶C……G蛋白共同特点1、由、、构成的异源三聚体。2、具有GTP、GDP结合能力。3、本身的构想改变可以激活效应蛋白。G蛋白的特点及功能12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导G蛋白作用模式图下游效应蛋白G蛋白配体G蛋白偶联受体12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导G蛋白与疾病

G蛋白的

亚基上含有细菌毒素糖基化修饰位点。细菌毒素能使这些位点糖基化，引起

亚基的GTP酶活性失活或与受体结合的能力降低，导致某些疾病的发生。12第十二章：细胞信号转导霍乱毒素A亚基穿过细胞膜，催化细胞内的NADH+中的ADP核糖基不可逆地结合在GS的

亚基上。使

亚基在与GTP结合后丧失了GTP酶的活力，因而不能水解GTP，使G蛋白处于持续活化状态。B亚基可与细胞膜上的受体结合。

霍乱是由于霍乱弧菌附于小肠粘膜进行繁殖而引起的急性腹泻。12第十二章：细胞信号转导NAD+G

G

亚基丧失了GTP酶的活力处于持续活化状态AC被活化了的G蛋白持续活化细胞膜B亚基A亚基受体霍乱毒素作用机制ADPADPGDPGTPB亚基A亚基霍乱毒素不可逆结合12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导配体主要有：

IGF（胰岛素生长因子）

PDGF(血小板衍生生长因子）M-csf（巨噬细胞集落刺激因子）EGF（表皮生长因子）12第十二章：细胞信号转导不同的酪氨酸蛋白激酶型受体12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导3.4.12第十二章：细胞信号转导3.配体组成甾醇类激素类固醇类激素甲状腺类激素维生素D作用方式简单扩散载体蛋白介导12第十二章：细胞信号转导促进结合：eg.EGF表皮生长因子减弱结合：eg.类固醇类激素（离子键、氢键、范德华力…）（微量高效）（过量无益）12第十二章：细胞信号转导受体构象改变，消耗ATP，自身磷酸化12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导

四大胞内信使体系：

1.cAMP(环磷酸腺苷）

2.cGMP（环磷酸鸟苷）

3.DAG/IP3（二酰基甘油/三磷酸肌醇）

4.Ca2+12第十二章：细胞信号转导G蛋白腺苷酸环化酶AC12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导PKARRCC12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导第一信使AC（腺苷酸环化酶）12第十二章：细胞信号转导PDE（环核苷酸磷酸二脂酶）5’-AMPcAMP反应元件

TGACGTCAATP活化的cAMP反应元件结合蛋白未活化的cAMP反应元件结合蛋白磷酸化cAMP依赖的蛋白激酶A12第十二章：细胞信号转导cAMPactivatePKA,whichphosphorylateCREB（CREbindingprotein）proteinandinitiategenetranscription.CREiscAMPresponseelementinDNA.12第十二章：细胞信号转导激素cAMPPKACREB基因转录

G蛋白耦联受体胰高血糖素、肾上腺素、血管升压素、生长激素释放激素、黄体生成素12第十二章：细胞信号转导级联效应10-9mol/L肾上腺素产生5mmol/L葡萄糖。12第十二章：细胞信号转导不同细胞对cAMP信号途径的反应速度不同：在肌肉细胞，1秒钟内可启动糖原降解为葡糖1-磷酸，而抑制糖原合成。在某些分泌细胞，需要几个小时，激活的PKA进入细胞核，将CRE结合蛋白磷酸化，调节相关基因的表达。12第十二章：细胞信号转导Glycogenbreakdowninskeletalmuscle

骨骼肌中的糖原降解12第十二章：细胞信号转导鸟苷酸环化酶12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导3.cGMP的主要作用12第十二章：细胞信号转导谷氨酸、乙酰胆碱、组胺等精氨酸（Ca2+/钙调素敏感蛋白）以神经肽为主结合部位催化部位在视网膜光感受器，cGMP直接作用于Na+离子通道。在其他细胞中激活PKG12-812第十二章：细胞信号转导谷氨酸、乙酰胆碱、组胺等（Ca2+/钙调素敏感蛋白）一氧化氮信号GC二聚体，有两个酶活性部位12-812第十二章：细胞信号转导以神经肽为主谷氨酸、乙酰胆碱、组胺等结合部位催化部位精氨酸（Ca2+/钙调素敏感蛋白）激活PKG（cGMP依赖的激酶）→特殊蛋白质磷酸化二聚体，每个亚单位均有酶的活性部位在视网膜光感受器，cGMP直接作用于离子通道。在其他细胞中激活PKG12-812第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导组蛋白、磷酸化酶激酶、糖原合成酶、丙酮酸激酶神经肽GTP

cGMP膜型GCPKG,proteinkinaseG胞浆可溶型GC已扩散入细胞的NO、COGTP视杆细胞中Na+通道关闭视觉反应心房钠尿肽12第十二章：细胞信号转导(4,5-二磷酸酯酰肌醇）水解第二信使12第十二章：细胞信号转导内质网Ca2+12第十二章：细胞信号转导PLC甘油二酯(DG)G蛋白PKC,proteinkinaseC三磷酸肌醇Ca2+信号12第十二章：细胞信号转导配体

G蛋白偶连受体活化磷脂酶C（PLC）二磷酸脂酰肌醇

PIP2甘油二酯DG三磷酸肌醇IP3

1肾上腺素、血管紧张素、血小板生长因子PKC胞内Ca2+释放12第十二章：细胞信号转导

胞质内钙离子浓度低；当细胞受到特异性信号刺激后，质膜上或肌浆网的钙通道打开，细胞内钙浓度瞬时升高，引发细胞变化。12第十二章：细胞信号转导10-6M12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导无活性PKC有活性PKC底物磷酸化12第十二章：细胞信号转导CAMP途径：ACCAMPPKACREBCGMP途径：GCCGMPPKG（其它细胞）下游蛋白DAG/IP3途径：PLC水解PIP2IP3释放ER中的Ca2+DAGCaM,Ca2+PKCNa+通道（视觉细胞）激活Ca2+途径：IP3释放ER中的Ca2+细胞膜上的Ca2+通道释放胞外的Ca2+胞浆内Ca2+浓度瞬间升高超过10-6MCa2+与CaM结合形成复合体活化下游的酶类下游蛋白12第十二章：细胞信号转导12第十二章：细胞信号转导一信号转导的特点1、信号转导分子激活机理的类同性2、信号转导过程的级联反应3、信号转导途径的通用性与特异性4、信号转导途径的相互交叉12第十二章：细胞信号转导信号转导分子激活机理的类同性磷酸化、去磷酸化12第十二章：细胞信号转导2级联效应10-9mol/L肾上腺素产生5mmol/L葡萄糖。12第十二章：细胞信号转导

3信号转导途径的通用性指同一条信号转导途径可在细胞的多种功能中发挥作用，如cAMP信使体系既可导致细胞的生长、分化，又可导致物质代谢的调节、神经递质的释放。12第十二章：细胞信号转导信号转导途径的特异性因细胞所具的受体不同，或受体引发的信号转导通路不同导致。神经递质乙酰胆碱在心肌细胞引发收缩频率的降低，在骨骼肌引起其收缩，在唾腺细胞引发分泌反应。12第十二章：细胞信号转导

4（1）一条信号转导途径的成员可激活或者抑制另一条信号转导途径如肾上腺素既可激活cAMP信使体系，又可激活甘油二酯、三磷酸肌醇和Ca2+信号体系。12第十二章：细胞信号转导激素cAMPPKACREB基因转录

肾上腺素12第十二章：细胞信号转导配体活化磷脂酶C（PLC）二磷酸脂酰肌醇，PIP2DGIP3肾上腺素

PKC

Ca2+释放12第十二章：细胞信号转导4（2）不同信号转导途径可通过一种效应蛋白或同一基因调控区彼此协调地发挥作用：如cAMP信使体系和甘油二酯、三磷酸肌醇和Ca2+信号体系均可使CREB磷酸化。12第十二章：细胞信号转导激素cAMPPKACREB基因转录

cAMP信使体系12第十二章：细胞信号转导配体活化磷脂酶C（PLC）二磷酸脂酰肌醇

PIP2甘油二酯三磷酸肌醇PKC

Ca2+释放甘