G蛋白偶联信号通路-(2汇总.ppt

G G蛋白蛋白(dnbi)(dnbi)偶联信号通路偶联信号通路第一页，共四十八页。第二页，共四十八页。第二信使实际上是指生命信息跨膜传递体系。第二信使实际上是指生命信息跨膜传递体系。不同组织的不同细胞虽有很大差异，但总体可以不同组织的不同细胞虽有很大差异，但总体可以(ky)分为三分为三类：类：1.cAMP和和cGMP信使体系信使体系2.DAG和和IP3-Ca2+信使体系信使体系3.No-cGMP信使体系信使体系第三页，共四十八页。sutherland(1)cAMP发现发现(fxin)第二信使获得第二信使获得1971年的诺贝尔医学和生理学奖年的诺贝尔医学和生理学奖第四页，共四十八页。细胞内的化学细胞内的化学(huxu)信号第二信使信号第二信使第二信使生成酶功能 cAMPAC活化PKAcGMPGC活化PKGDAG/DGPLC活化PKCIP3PLC调节Ca2+释放Ca2+调节CaM-PK等神经酰胺神经鞘氨酯酶调节磷酸酯酶等cADPRADP核糖环化酶调节Ca2+释放NONOS调节GC磷脂酶C合酶鸟环酶第五页，共四十八页。第六页，共四十八页。第七页，共四十八页。利钠肽 第八页，共四十八页。腺苷酸腺苷酸环环化化酶酶(adenylate cyclase，AC)是膜整合蛋白，能够将是膜整合蛋白，能够将ATP转变转变成成cAMP，引起细胞的信号，引起细胞的信号(xnho)应答。应答。第九页，共四十八页。第十页，共四十八页。第十一页，共四十八页。cAMP激活激活(j hu)蛋白激酶蛋白激酶A第十二页，共四十八页。第十三页，共四十八页。第十四页，共四十八页。第十五页，共四十八页。第十六页，共四十八页。第十七页，共四十八页。被被cAMP激活的激活的PKA,大多数大多数在胞质溶胶中激活一些细胞在胞质溶胶中激活一些细胞质靶蛋白质靶蛋白,少数被激活的少数被激活的PKA可以转移可以转移到细胞核中磷酸化某些重要到细胞核中磷酸化某些重要的核蛋白的核蛋白,其中其中(qzhng)多数多数是被称为是被称为CREB(cAMP response element binding)的的转录因子转录因子肝细胞对胰高血糖素和肾上腺素的应答肝细胞对胰高血糖素和肾上腺素的应答(yngd)糖原糖原(tn yun)磷酸化酶磷酸化酶第十八页，共四十八页。处于信息传递处于信息传递(chund)链中段的蛋白质磷酸链中段的蛋白质磷酸化，除了对酶蛋白质及生理代谢起直接调节化，除了对酶蛋白质及生理代谢起直接调节外，还往往通过使转录因子磷酸化调节核内外，还往往通过使转录因子磷酸化调节核内的基因表达，由基因表达产物间接产生的影的基因表达，由基因表达产物间接产生的影响更深刻，更具有主要的影响。响更深刻，更具有主要的影响。第十九页，共四十八页。第二十页，共四十八页。第二十一页，共四十八页。第二十二页，共四十八页。第二十三页，共四十八页。cAMP-PKA通路调节基因通路调节基因(jyn)转录转录 第二十四页，共四十八页。第二十五页，共四十八页。cAMP信号信号(xnho)的终止：的终止：cAMP磷酸二酯酶磷酸二酯酶(PDE)第二十六页，共四十八页。cAMP信号传递信号传递(chund)模型模型第二十七页，共四十八页。cGMP蛋白激酶途径(tjng)第二十八页，共四十八页。cGMP第二十九页，共四十八页。第三十页，共四十八页。第三十一页，共四十八页。第三十二页，共四十八页。第三十三页，共四十八页。第三十四页，共四十八页。膜受体与信号分子结合后，激活膜上的膜受体与信号分子结合后，激活膜上的Gq蛋白蛋白(一种一种G蛋白蛋白)Gq蛋白蛋白激活磷酸酯酶激活磷酸酯酶C(phospholipase C，PLC)PLC将膜上的脂酰肌醇将膜上的脂酰肌醇4，5-二磷二磷酸酸(phosphatidylinositol biphosphate，PIP2)分解为两个细胞内的第二信使：分解为两个细胞内的第二信使：DAG和和IP3，IP3发动细胞内源钙发动细胞内源钙使胞内使胞内Ca2+浓度浓度(nngd)升高；升高；DG激活激活蛋白激酶蛋白激酶C(PKC)，PKC进一步使底物蛋白磷酸化，并可活化进一步使底物蛋白磷酸化，并可活化Na+/H+交换引起细交换引起细胞内胞内pH升高。升高。该通路也称该通路也称IP3、DAG、Ca2+信号通路信号通路7.3.4 G蛋白介导的信号传导蛋白介导的信号传导(chundo)通路通路 磷脂酰肌醇通路磷脂酰肌醇通路第三十五页，共四十八页。7.3.4 G蛋白介导的信号传导通路蛋白介导的信号传导通路(tngl)磷脂酰肌醇通路磷脂酰肌醇通路PIP2 DG+IP3磷脂酶在细胞内信使磷脂酶在细胞内信使(xnsh)DG、IP3和和Ca2+的的形成中起着关键作用。形成中起着关键作用。内质网钙信号系统 磷脂酰肌醇信号通路的最大特点是胞外信号被膜受体接受后，同时产生两个胞内信使，分别启动两个信号传递途径即IP3Ca 2+和DGPKC途径，实现细胞对外界(wiji)的应答，因此把这一信号系统称之为“双信使系统。磷脂酶磷脂酶C第三十六页，共四十八页。磷脂酶磷脂酶C-相当于相当于cAMP系统中的腺苷酸环化酶系统中的腺苷酸环化酶,也是膜整合蛋白也是膜整合蛋白,它的活性受它的活性受Gq蛋白调节。蛋白调节。当信号分子识别并同受体结合后，激活当信号分子识别并同受体结合后，激活Gq蛋白的亚基。通过蛋白的亚基。通过(tnggu)扩散与磷脂酶扩散与磷脂酶C-接接触，并将磷脂酶触，并将磷脂酶C-激活。激活。被激活的磷脂酶被激活的磷脂酶C-水解质膜上的水解质膜上的4，5-二磷酸磷脂酰肌醇二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)，产生第二信使：三磷酸肌醇产生第二信使：三磷酸肌醇(IP3)和和二酰甘油二酰甘油(DAG)磷脂磷脂(ln zh)酰肌醇信号激活酰肌醇信号激活第三十七页，共四十八页。DAG，IP3的的 功功 能能DAG：在磷脂酰丝氨酸和：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同协同(xitng)下激下激活活PKCIP3：与内质网和肌浆网上的受体结合：与内质网和肌浆网上的受体结合(jih)，促使，促使细胞内细胞内 Ca2+释放释放第三十八页，共四十八页。IP3是一种水溶性分子，其主要作用是将储存在内质网中的Ca2+转移到细胞质基质中，使胞质中游离Ca2+浓度提高。信号的终止是通过去磷酸化形成自由的肌醇。二酰基甘油(DG)作为第二信使可活化与质膜结合的蛋白激酶C(PKC)。PKC是钙和磷脂酰丝氨酸依赖性酶，具有广泛的作用底物，参与众多生理过程，既涉及许多细胞“短期生理效应如细胞分泌、肌肉收缩等，又涉及细胞增殖(zngzh)、分化等“长期生理效应。DG可被DG激酶磷酸化为磷脂酸或被DG酯酶水解成酯酰甘油两种途径而终止其信使作用。第三十九页，共四十八页。静息状态时，静息状态时，G蛋白的蛋白的亚基上结合的是亚基上结合的是GDP，没有活性，磷脂酶，没有活性，磷脂酶C也是处于也是处于(chy)非活性状态。非活性状态。第二信使第二信使IP3/DAG以前体以前体PIP2存在。内质网上的存在。内质网上的Ca2+离子配体闸门通道是关闭的，蛋白离子配体闸门通道是关闭的，蛋白激酶激酶C也是以可溶的非活性状态存在于细胞质中。也是以可溶的非活性状态存在于细胞质中。第四十页，共四十八页。IP3与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道，使胞内Ca2+浓度升高，激活各类依赖钙离子的蛋白。DG结合于质膜上，可活化与质膜结合的蛋白激酶CProtein Kinase C，PKC。PKC以非活性形式分布于细胞(xbo)溶质中，当细胞(xbo)接受刺激，产生IP3，使Ca2+浓度升高，PKC便转位到质膜内外表，被DG活化，PKC可以使蛋白质的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化使不同的细胞产生不同的反响，如细胞分泌、肌肉收缩、细胞增殖和分化等。第四十一页，共四十八页。IP3和DG的作用(zuyng)第四十二页，共四十八页。对代谢的调节作用：对代谢的调节作用：PKCPKC被激活后可引起一系列靶蛋白被激活后可引起一系列靶蛋白的丝氨酸和或苏氨酸残基发生磷酸化反响。的丝氨酸和或苏氨酸残基发生磷酸化反响。靶蛋白包括质膜受体、膜蛋白和多种酶。靶蛋白包括质膜受体、膜蛋白和多种酶。PKCPKC能催化能催化(cu hu)(cu hu)质膜的质膜的 Ca 2+Ca 2+通道磷酸化，促进通道磷酸化，促进 Ca 2+Ca 2+流入胞内，提高胞浆流入胞内，提高胞浆Ca 2+Ca 2+浓度；浓度；PKCPKC也能催化肌浆网的也能催化肌浆网的Ca 2+ATPCa 2+ATP酶磷酸化，使钙进入酶磷酸化，使钙进入肌浆网，降低胞浆的肌浆网，降低胞浆的Ca 2+Ca 2+浓度。浓度。由此可见，由此可见，PKCPKC能调节多种生理活动，使之处于动态平能调节多种生理活动，使之处于动态平衡。衡。*PKC的生理功能的生理功能第四十三页，共四十八页。PKCPKC对基因的活化对基因的活化(huhu)(huhu)过程可分为早期反响和晚期反过程可分为早期反响和晚期反响两个阶段。响两个阶段。PKCPKC能使早期基因的反式作用因子磷酸化，加速早期基因能使早期基因的反式作用因子磷酸化，加速早期基因的表达。早期基因多数为细胞原癌基因如的表达。早期基因多数为细胞原癌基因如 c-fos c-fos、AP1AP1、c-junc-jun蛋白蛋白 ，它们表达的蛋白质具有跨越核膜传，它们表达的蛋白质具有跨越核膜传递信息之功能，因此称为第三信使。递信息之功能，因此称为第三信使。第三信使受磷酸化修饰后，最终活化晚期反响基因并导致第三信使受磷酸化修饰后，最终活化晚期反响基因并导致细胞增生或核型变化。细胞增生或核型变化。调节基因表达调节基因表达PKC 对基因的活化对基因的活化(huhu)分为早期反响和晚期反响。分为早期反响和晚期反响。第四十四页，共四十八页。PKC 对基因的早期对基因的早期(zoq)活化和晚期活化活化和晚期活化目目 录录细胞核细胞核第四十五页，共四十八页。在许多细胞中，在许多细胞中，PKCPKC的活化的活化(huhu)(huhu)可增强特殊基因转录。有两条途径：可增强特殊基因转录。有两条途径：PKCPKC激活一条蛋白激酶的级联反响，导致基因调控蛋白的磷酸化和激活；激活一条蛋白激酶的级联反响，导致基因调控蛋白的磷酸化和激活；PKCPKC的活化，导致一种抑制蛋白的磷酸化，使基因调控蛋白摆脱抑制状态的活化，导致一种抑制蛋白的磷酸化，使基因调控蛋白摆脱抑制状态释放出来，进入细胞核，刺激特殊基因的转录。释放出来，进入细胞核，刺激特殊基因的转录。第四十六页，共四十八页。蛋蛋白白激激酶酶C的的作作用用(zuyng)第四十七页，共四十八页。内容(nirng)总结G蛋白偶联信号通路。不同组织的不同细胞虽有很大差异，但总体可以分为三类：。cAMP信号的终止：cAMP磷酸二酯酶(PDE)。膜受体与信号分子(fnz)结合后，激活膜上的Gq蛋白(一种G蛋白)。信号的终止是通过去磷酸化形成自由的肌醇。对代谢的调节作用：PKC被激活后可引起一系列靶蛋白的丝氨酸和或苏氨酸残基发生磷酸化反响。PKC对基因的活化过程可分为早期反响和晚期反响两个阶段。PKC 对基因的活化分为早期反响和晚期反响第四十八页，共四十八页。