细胞生物学细胞信号转导.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 概述,一、细胞通讯,概念（,P218),：,生物体内,C,与,C,之间联络、识别以及信息传递，是指一个细胞发出信息经过介质传递到另一个细胞并与靶细胞对应受体相互作用，然后经过信号转导产生胞内一系列生理生化反应，最终表现为细胞整体生物学效应过程。,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第1页,（一）细胞通讯方式,1,、分泌化学信号,2,、细胞间接触依赖性通讯,3,、间隙连接或胞间连丝,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第2页,分泌化学信号,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第3页,细胞外信号分子局部性作用于附近细胞,信号分子不能运输太远,(,旁分泌,),信号细胞,局部性信号分子,(,自分泌,),细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第4页,用于沿轴突传递电信号神经细胞,内分泌细胞产生释放信号分子于血液系统，分布到全身,(,突触传递,),(,内分泌,),神经细胞,突触,细胞,主体,靶细胞,靶细胞,内分泌细胞,靶细胞,神经递质,受体,信号分子,血液系统,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第5页,细胞间接触性依赖通讯,（常见在胚胎发育）,间隙连接,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第6页,细胞通讯步骤,1,、合成和释放信号分子,2,、信号分子运输至靶细胞,3,、受体与信号分子特异性结合及其激活,4,、信号转导与传递,5,、引发细胞功效、代谢或发育改变,6,、信号解除与细胞反应终止,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第7页,（二）、信号分子和受体,1,、信号分子,(P220),：,信号,C,释放信息物质传给靶,C,发挥作用，种类多，包含化学信号和物理信号。,传递信号分子，是与细胞受体结合，改变受体性质,引发一系列细胞反应。,依据溶解性可分为：,亲脂性信号分子：,(,小分子,),甾类激素，甲状腺素,亲水性信号分子,:(,大分子,),神经递质、生长因子、肾上腺素等,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第8页,2,、,受体,(P221),选择性结合某种特定配体大分子，绝大多数为蛋白质，且为糖蛋白。,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第9页,受体分类：,离子通道耦联受体,细胞表面受体：,G,蛋白耦联受体,酶连受体,细胞内受体：,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第10页,受体结构特点,结合结构域,效应结构域,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第11页,心肌细胞,骨胳肌肉细胞,唾液腺细胞,乙酰胆碱,心脏收缩减缓减弱,肌肉收缩,分泌,受体蛋白,乙酰胆碱,同一个化学信号分子对不一样靶细胞可产生不一样效应,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第12页,3,、,第二信使和分子开关,第二信使学说（,p223),第二信使：信号转换、信号放大,分子开关,(P224),：,在细胞信号通路中起正负反馈调整蛋白。,开关蛋白（由蛋白激酶,/,蛋白磷酸酶开启）,GTP,结合蛋白,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第13页,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第14页,二、信号转导系统及其特征,（一）信号转导系统基本组成与信号蛋白,1,、细胞表面受体介导信号,路径,2,、从细胞表面到细胞核信号传递信号传递链：细胞表面受体,转承蛋白,信使蛋白,接头蛋白,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第15页,细胞外信号分子,受体蛋白分子,细胞内信号分子,靶位蛋白,代谢改变,基因表示,改变,细胞形状,或运动改变,代谢类酶,基因调整蛋白,细胞骨架蛋白,细胞信号路径组成,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第16页,（二）细胞内信号蛋白相互作用,信号蛋白组成信号传递链,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第17页,（三）细胞信号转导系统主要特征,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第18页,第二节 经过细胞内受体介导信号传递,一、胞内受体及其对基因表示调整：是激素激活基因调控蛋白。,无活性细胞核受体,激活细胞核受体,转录激活功效域,DNA-,结合功效域,配体结合功效域,抑制性蛋白,辅激发蛋白,配体,受体结合序列,起始靶基因转录,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第19页,胞内受体介导信号传递过程,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第20页,甾类激素能够诱导原初反应和次级反应；即：,A,：直接诱导少数特殊基因转录原初反应阶段；,B,：基因产物再活化其它基因，产生一个延迟次级反应。这种反应对激素原初作用起放大效应。,mRNA,蛋白质,原初反应,蛋白质,mRNA,次级反应,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第21页,NO,合酶催化,NO,形成,二、,NO,作为信号分子进入靶细胞直接与酶结合,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第22页,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第23页,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第24页,一、,G,蛋白耦联受体,-,“,蛇形受体,”,结构与激活,1,、受体,第三节,G,蛋白耦联受体介导信号转导,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第25页,2.,G,蛋白,-,负责传递来自受体信息,G-,蛋白质,三聚体,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第26页,G-,蛋白质激活造成亚基卸解分离,受体蛋白,信号分子,被激活,G-,蛋白亚基,激活,a,亚基,激活,b/g,亚基,无活性,G-,蛋白,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第27页,a-,亚基内在,GTP,酶活性使之失活,靶蛋白,激活,a,亚基,激活,b/g,亚基,a,亚基激活其靶蛋白,a,亚基上,GTP,水解，使该亚基本身失活，造成和靶蛋白解离,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第28页,失活,a-,亚基与,bg,-,复合体结合,无活性靶蛋白,无活性,G-,蛋白,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第29页,激活,G-,蛋白功效,1),离子通道,2),酶,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第30页,二、,G-,蛋白耦联受体介导细胞信号通路（一）以,cAMP,为第二信使信号通路,1),腺苷酸 环化酶,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第31页,2),环化,AMP,磷酸二酯酶,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第32页,3),蛋白激酶,A,cAMP,激活,PKAs,（,cyclic AMP-dependent,protein kinases),，,PKAs,磷酸化靶蛋白分子上特定丝氨酸,/,苏氨酸。,无活性,PKA,无活性,催化亚基,调整亚基,cAMP-,调整亚基复合体,激活,催化亚基,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第33页,4)cAMP,调整一些基因表示,信号分子,激活腺苷酸环化酶,激活,PKA,进入细胞核后：,磷酸化激活,CREB,激活,CREB,与,CBP,结合,所形成复合体结合在靶基因,调控序列上（,CREB-binding,element,）,刺激基因转录,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第34页,（二）磷脂酰肌醇双信使信号通路,细胞质膜脂类分子外层,细胞质膜,脂类分子内层,细胞质膜脂类分子外层,磷脂酰肌醇（,PI,）,磷脂酰肌醇,-4-,磷酸（,PI(4)P,）,磷脂酰肌醇,-4,5-,二磷酸（,PI(4,，,5)P2,）,PI,激酶,PI P,激酶,1,）三种肌醇磷脂,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第35页,2,）双信使,二酰甘油,细胞质膜脂类分子外层,细胞质膜,脂类分子内层,磷脂酰肌醇,-,4,5-,二磷酸,磷脂酶,C-,b,激活,蛋白质激酶,C,刺激,Ca,2+,从内质网中释放进入胞质溶胶,肌醇,-1,4,5-,三磷酸,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第36页,3,）肌醇磷脂信号传递系统,IP3,打开,Ca,2+,-,释放通道,DAG,和,Ca,2+,激活蛋白质激酶,C,（,PKC,）,信号分子,GPCR,磷脂酶,C-,b,磷脂酰肌醇,-,4,5-,二磷酸,二酰甘油（,DAG,）,激活,Gq,a,-,亚基,IP3,激活蛋白质激酶,C,（,PKC,）,内质网腔室,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第37页,无活性,PKCs,存在于胞质溶胶,.,激活作用包含,:,转位,:Ca,2+,(,由,IP3,诱导,),将,PKC,从胞质溶胶转位到细胞质膜上 （经过和膜上,DAG,而做到）,激活,:Ca,2+,DAG,（,二酰甘油）,磷脂酰丝氨酸,4,）,蛋白质激酶,C(PKC),激活,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第38页,蛋白激酶,C,作用,1,对糖代谢控制,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第39页,作用,2,：参,与基因表示调控,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第40页,5,）,钙调蛋白（,Calmodulin,）,单一多肽链；有,4,个,Ca,2+,结合位点；,其激活需要结合,最少,2,个,Ca,2+,钙调蛋白,活化钙调蛋白和靶蛋白结合后，发生重大构型改变,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第41页,6,）,钙调蛋白激酶（,CaM-K,）,活化,CaM-K,完全活化,Ca,2+,-,独立状态,50-80%,活化,抑制结构域,催化结构域,本身磷酸化,蛋白质磷酸酶,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第42页,外界信号分子,质膜上受体肌醇酯,（磷脂酰肌醇,4,、,5,二磷酸,PIP,2,）,磷脂酶水解,1,、,4,、,5,三磷酸肌醇,IP,3,二酰基甘油,DG,钙离子作用钙调素形成钙调素酶复合物,蛋白激酶,C,蛋白质磷酸化,细胞反应,动员细胞内源,钙,到细胞质中,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第43页,7,）信号分子失活：经过细胞内生化代谢完成。,IP,3,：经过肌醇磷酸脂循环路径；,DG,：经过两种路径终止其信使作用；,被二酰基甘油激酶磷酸化为磷脂酸，进入肌醇磷脂循环，,被二酰基甘油脂酶水解成单脂酰甘油。,（见,P240,）,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第44页,（三）,G,蛋白耦联受体介导离子通道调控,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第45页,一、受体酪氨酸激酶（,receptor tyrosine kinases,，,RTK,）及,RTKRas,蛋白信号通路,受体二聚化,第四节 酶连受体介导信号转导,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第46页,1.,细胞内信号蛋白,这些蛋白质都有,SH2(Src,同源,),结构域，,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第47页,2.Ras,蛋白（小,GTP,结合蛋白）,GRF,鸟苷酸释放因子,GTP,酶活化蛋白,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第48页,（如,GRF,）,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第49页,3.RTK-Ras,信号通路,GRF,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第50页,MAPk:Mitogen-activated protein kinase,（促分裂原活化蛋白质激酶）,在哺乳动物里称为,Raf,结果,:,促进许多造成细胞分裂基因表示,比如，,G1-,周期蛋白,普通俗称为,p38,在哺乳动物里称为,MEK,改变一些蛋白质活性,改变基因表示情况,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第51页,二、细胞表面其它酶连受体,(,一）受体丝氨酸,/,苏氨酸激酶,（二）受体酪氨酸磷酸酯酶,孤儿受体,（三）受体鸟苷酸环化酶,（四）酪氨酸激酶连接受体（本身无活性，含有酪氨酸激酶结合位点）：,与,Src,蛋白家族相联络受体,与,Janus,激酶家族相联络受体,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第52页,与信号转导相关两种鸟苷酸环化酶,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第53页,鸟苷酸环化酶催化,GTP,生成,cGMP,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第54页,干扰素结合使受体蛋白形成二聚体,受体上结合,Jak,相互将,“,搭档,”,受体上,Jak,磷酸化,活化,Jak,将受体磷酸化,Jak-STAT,信号传递路径,(,a,-,干扰素,),与,Janus,激酶家族相联络受体,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第55页,受体磷酸化为,STAT,结合创造了停靠点,（,STAT,上带有,SH2,）,Jak-STAT,信号传递路径,(,a,-,干扰素,),STAT,经过其,SH2,结构域停靠在受体磷酸酪氨酸之后，,Jak,将,STAT,磷酸化,STAT,脱离受体，经过各自,SH2,结构域形成二聚体,STAT,进入细胞核，与,DNA,和其它蛋白结合，调控基因表示,靶基因转录,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第56页,整联蛋白,:,机械结构功效,信号传递功效,三、细胞表面整联蛋白介导信号传递,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第57页,粘着斑形成及其功效示意图,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第58页,收敛或者发散；,专一性与相同性；,信号放大；,对信号适应；,网络整和信息。,第五节 信号整合与控制,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第59页,信号转导路径聚集,(convergent),一、细胞对信号整合,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第60页,1,、不一样信号转导路径聚集、趋异和通讯,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第61页,信号趋异,(divergence),细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第62页,两个主要信号转导路径间窜扰,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第63页,信号级联放大作用,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第64页,受体屏蔽,受体表示下调,受体失活,内体,溶酶体,受体,二、细胞对信号控制,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第65页,抑制蛋白,细胞内,信号蛋白,信号蛋白失活,合成,“,抑制蛋白,”,信号分子,细胞生物学细胞信号转导专家讲座,第66页,