信号传导和肿瘤信号传导概述.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,*,第五章 信号传导与肿瘤,信号传导（,signal transduction）,概述,信号传导基本概念：细胞外因子经过受体(膜受体或核受体)结合引发细胞内一系列生物化学反应，直至细胞生理反应所需基因表示开始过程。即：信号从细胞外，经过膜到细胞核过程。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第1页,在长久适应与进化中，真核生物建立起一系列细胞生物化学网络系统即信号传导系统。多细胞有机体进化依赖于细胞之间相互通讯联络。因为细胞之间存在着精细分工，一些细胞群体有赖于其它细胞群体，并要求其它细胞群体对其产生应答反应,信号传导和肿瘤信号传导概述,第2页,精细细胞间通讯网络控制着细胞生长、分裂、分化、死亡及各种其它生命过程。不过细胞怎样与复杂外界环境保持适时地应变关系，怎样维持细胞与细胞间精细、协调关系仍不甚清楚。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第3页,信号传导系统作用：沟通细胞内外以及细胞之间联络，确保细胞乃至生物个体各种生命活动正常运转，使各种生命在整体上能被高度特化。,假如细胞内与增殖调控相关信号系统发生紊乱，就会造成生长异常，遗传性能改变、发生肿瘤，甚至死亡。信号传导研究将会是二十一世纪生命科学研究领域热点。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第4页,第一节 回顾,真核细胞增殖调控是一个多原因，多步骤，多步骤，包括到细胞内外众多分子事件复杂过程。现认为细胞内各种信号系统及其传导通路相互协调与作用，组成了一个复杂级联交叉网络（,cross-talk）,共同准确地调整细胞增殖和分化等各种生理功效。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第5页,基本,组成,受体,联结蛋白,第二信使,G,蛋白,胞内激酶,核受体,细胞外因子,刺激细胞增殖因子,其它主要细胞外因子,酪氨酸激酶受体,G,蛋白联接收体,细胞因子受体,粘附分子受体,经典,G,蛋白,小分子量,G,蛋白,信号传导和肿瘤信号传导概述,第6页,第二节 基本组成,一、细胞外因子,（一）刺激细胞增殖因子,1、生长因子（,growth factor）,这是一大类种类繁多，以刺激细胞生长为其特征多肽，因生理作用而命名。,共同特点：,（1）生长因子受体都含有酪氨酸激酶活性,（2）特异性，基本上每一个细胞生长因子都有与之相对应受体。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第7页,（3）多样性，一个细胞生长因子与受体结合后，大多数都能激活各种不一样传导通路。,（4）家族性，许多生长因子因为结构相同，生理功效相近，所以归纳成为一个家族。,（5)交叉性，即使生长因子与其受体结合基本上恪守特异专一标准，不过部分生长因子能与二种以上不一样受体结合，这在同一家族组员中更为多见。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第8页,2、细胞因子（,cytokine）,细胞因子种类多样，家族亦不少，且功效各异。最主要家族有白介素、白细胞刺激因子、干扰素等。对于刺激细胞生长，这类因子虽没有生长因子那样主要，但对于特异细胞（如淋巴瘤等），它们作用（如白介素）对于细胞生长、活化是极其主要。,这类因子主要特点：它们受体本身都不含有激酶活性。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第9页,3、激素、神经递质等,最显著共同特点：经过,G,蛋白联接收体传递信号。,这是当前所知种类最多一类能够刺激细胞生长细胞外因子，种类繁多，结构各异，分子大小相差悬殊，人们熟知代表有生长激素、乙酰胆碱、肾上腺素等。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第10页,（,二）其它主要细胞外因子,1、抗原,各种外源性或内源性抗原可经过与淋巴细胞膜受体结合，刺激淋巴细胞活化，深入引发免疫效应。,研究,T,细胞、,B,细胞活化路径和信号传导通路不但是免疫学热点，在肿瘤免疫、本身免疫性疾病、器官移植等学科领域，含有主要理论意义和应用价值。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第11页,2、肿瘤坏死因子（,TNF,tumor necrosis factor）,人们发觉,TNF,家族组员越来越多，它们主要生理功效是引发细胞凋亡（,Apoptosis）。,细胞凋亡信号传导通路不但是信号传导领域，而且是细胞生物学，肿瘤生物学研究重点和热点。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第12页,3、粘附分子（,adhesion molecules）,细胞与细胞，细胞与基质相互粘附作用不但是胚胎发育所必需，而且在炎症、伤口愈合以及免疫反应等过程中发挥主要作用。细胞粘附信号传导过程引发人们重视，是因为它们在肿瘤侵袭、转移中非同寻常作用。,细胞外基质中主要粘附分子,纤维粘连蛋白,（,fibronectin,FN）,层粘连蛋白,(,laminin,LN),胶质蛋白,(,collagen,Coll),信号传导和肿瘤信号传导概述,第13页,二、受体,受体概念：受体是一个蛋白质，或存在于细胞膜上，或存在于细胞核内，它能接收外界信号并将信号转化为细胞内一系列生物化学反应，对细胞结构或功效产生影响。,配体：受体接收外界信号统称为配体，包含神经递质、激素、生长因子、光子、一些化学物质及其细胞外信号。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第14页,全部生长因子必须经过一个特殊受体起作用。,受体本质是酪氨酸磷酸化激酶，分子量较大15万-35万，受体分为胞外区、跨膜区和面向细胞质包膜区，受体和生长因子结合，触发一系列反应，在细胞质中形成第二信使甘油二酯（,DAG）,三磷酸肌醇（,IP3）,和,C,反应蛋白，并最终传入核内，加速核酸代谢和促进细胞有丝分裂。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第15页,（一）、酪氨酸激酶受体,大多数细胞生长因子受体都含有酪氨酸激酶肽链序列，这类受体统称酪氨酸激酶受体。这些受体含有极为相同结构。,细胞外一段糖基化肽链是与配体（,ligand）,结合部位；中间是单一疏水性跨膜区；然后是含有酪氨酸激酶活性膜内区。依据肽链序列相同性和其它一些结构上特点，这些受体被分成若干家族,信号传导和肿瘤信号传导概述,第16页,酪氨酸激酶受体结构图,糖基化肽链,膜内区,细胞膜,胞浆,胞外,具激酶活性,信号传导和肿瘤信号传导概述,第17页,特点：受体膜外部分含有二个以上半胱氨酸富集区。,这类受体包含：,1、EGFR、ErbB3、Erb2、DER（,果蝇表皮生长因子受体）、,Let23,等,2、胰岛素相关受体（,insulin-related receptor,IRR）,IGF-R(,胰岛素样生长因子受体),3、血小板源性生长因子（,PDGFR）,家族，（,PDGF-R、PDGF-R），,克隆刺激因子-1受体（,CSF-1R）、c-KIT,等。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第18页,4、纤维细胞生长因子受体（,FGFR）,家族，其组员,FGFR-1，FGFR-2，FGFR-3，FGFR-4,和 角化细胞生长因子受体（,RGFR）,等,5、编码跨膜酪氨酸蛋白受体与其它受体不一样之处于于其它细胞外结构域结构不一样，它仅含单个半胱氨酸区域。其酶促结构域亦与其它受体激酶者不一样。包含,eph eck elk,等。,6、神经生长因子受体（,NGF-R）,信号传导和肿瘤信号传导概述,第19页,7、HGFR(,肝细胞生长因子受体),8、,VEGFR,已被发觉酪氨酸激酶受体超出50个，除了结构相同外，这些受体激活方式和作用机制亦基本相同。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第20页,（二）、,G,蛋白联接收体,G,蛋白联接收体包含：大多数激素、神经多肽、神经递质受体。,与酪氨酸激酶受体区分：,G,蛋白联接收体有7个跨膜区（人称：七次跨膜蛋白受体，,R7G）。,受体本身没有激酶活性，膜内区与经典,G,蛋白（即,三联体）相偶联。这类受体经过,G,蛋白传导信号。,G,蛋白联接收体通路,酪氨酸激酶受体通路,是传导细胞生长信号两条主要通路,信号传导和肿瘤信号传导概述,第21页,G,蛋白：,是指那些结合三磷酸鸟苷酸后才能发挥功效蛋白。,G,蛋白联接收体7个疏水性跨膜区很保守，但膜外区和膜内区（尤其是膜内第三个环）变异较大。自然界中这类受体配体品种繁多，涵盖面广，结构各异，迄今这类受体数目已经超出1000个，是最大受体家族。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第22页,细胞膜,核膜,第二信使,cAMP、cGMP、DAG、PIP3,G,蛋白连接收体,配体,信号传导和肿瘤信号传导概述,第23页,（三）、细胞因子受体,主要有以下几类,淋巴细胞表面受体,白介素受体,诱发细胞凋亡受体,信号传导和肿瘤信号传导概述,第24页,（四）粘附分子受体,主要有四大类,钙粘素（,Cadherins）,整合蛋白（,Integrins）,免疫球蛋白超家族,选凝素（,selectin）,信号传导和肿瘤信号传导概述,第25页,三、联结蛋白（联结子，,adaptor）,联结蛋白本身不含有任何催化活性,联结蛋白作用：,在细胞信号传导中，蛋白与蛋白相互作用是最主要方式之一：如：生长因子与受体结合，受体与膜内其它蛋白结合，蛋白激酶与蛋白激酶结合形成链激酶等。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第26页,连接蛋白含有特殊结构，对于许多蛋白相互结合，尤其是胞内不一样功效蛋白形成复合体时，发挥主要作用。,这些与信号传导亲密相关经典蛋白结合区有:,SH2,区，,SH3,区，,PH,曲，,Death Domain(DD),等。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第27页,、SH2,区：(,src-homology Domain2),最初从癌基因产物,src,蛋白判定出来，含两个同源肉瘤区，最初在细胞,src,样酪氨酸蛋白激酶中发觉一段保守性氨基酸序列，,SH2,区结构域功效是特异性结合磷酸酪氨酸蛋白质，其结合点是磷酸化酪氨酸酶附近结构，尤其是靠近酪氨酸羧基端那几个氨基酸所决定。促进分子内及分子间蛋白质蛋白质间相互作用。,SH2,区大约有100个氨基酸左右。与没有磷酸化酪氨酸结协力很弱。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第28页,SH2,区和磷酸化酪氨酸结合以后所产生生化效应主要有：,1).使酶结合到膜上，以靠近它底物,2).促使底物靠近它催化酶并定位,3).直接调整酶生物活性,全部这些效应都是使得蛋白与蛋白之间相互作用能够更有效地进行，从而确保信号顺利地传递下去,信号传导和肿瘤信号传导概述,第29页,、SH3,区：（,src-homology Domain3，,肉瘤同源3区）,从癌基因产物,src,蛋白判定出来，是保守性氨基酸序列，,SH3,区能特异识别和结合脯氨酸富集区，该区特征为,PXXP,氨基酸序列（,P-,脯氨酸，,X-,任一氨基酸），结合后定位蛋白调整激活酶催化活性。,SH3,区大约有60个左右氨基酸。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第30页,SH3,区和,SH2,区联结蛋白能很快地使不一样结构、不一样功效蛋白形成一个复合物，将膜受体接收膜外生长因子、激素等刺激细胞生长信号快速地传递到膜内，开启和激活膜内其它一些传导通路。最经典例子就是,Grb2,蛋白(与生长因子受体结合蛋白质)。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第31页,、PH,区：,从,Pleckstrin,蛋白结构中发觉和判别出来。含有100个左右氨基酸。,Pleckstrin,蛋白是血小板中蛋白激酶,C,主要底物蛋白，它有二个,PH,区。人们比较蛋白库中各种蛋白氨基酸序列，发觉,PH,区不但存在于,Pleckstrin,蛋白中，也存在与信号传导亲密相关一些蛋白中，比如联结蛋白，,Ras,蛋白调整因子、细胞骨架蛋白、以及磷脂酶,C,等，都有,PH,区结构。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第32页,PH,区功效：,还未确定，但依据它结构以及含有,PH,区蛋白特征，普通认为,PH,区与介导,G,蛋白,亚单位生物功效以及与,PIP2,磷脂结合等相关。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第33页,、Death Domain:,是在,TNF,受体超家族组员膜内区，以及介导细胞凋亡一些联结蛋白中，普遍存在特殊结构区域。经过,Death Domain,介导，细胞内,caspase,系统和其它激酶通路才能有序地被激活，从而完成细胞凋亡过程。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第34页,PH,SH2,SH3,细胞膜,含磷酸化,酪氨酸,蛋白质,含,X-,脯-脯-,X-,脯,蛋白质,连接蛋白功效,信号传导和肿瘤信号传导概述,第35页,四、,G,蛋白,（一）经典,G,蛋白,与,G,蛋白联接收体耦联，称为经典,G,蛋白或大,G,蛋白。它们由三个亚单位共同组成，,，42kD;,35kD;,kD。,每一亚单位又有若干不一样组员。,，17,个组员，,，5,个，,，11,个。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第36页,依据,亚单位结构相同性以及耦联不一样效应子，能够将其分成四个功效组：,（1）Gs,激活腺苷酸环化酶，使细胞内,cAMP,增,（2）,Gi,腺苷酸环化酶，使细胞内,cAMP,降低；,（3）G9,激活,PLC-(,磷脂酶,C)，,产生,DAG(,二酰甘油)和,IP3（,三磷酸肌醇,）,（4）G12,效应不明,和,亚单位深入分组，不一样,和,相互作用组合对不一样,亚单位亲协力有所不一样。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第37页,（二）小分子量,G,蛋白,小分子量,G,蛋白只有一条肽链，分子量较小约为,kD，,从,Ras,基因克隆后，陆续又发觉了许多,Ras,相关基因。这些小分子量,G,蛋白在细胞生长、分化、细胞骨架、蛋白转运等一系列细胞主要生命活动中发挥各自功效。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第38页,、,Ras,蛋白功效,Ras,蛋白在沟通受体与胞浆内激酶系枢纽作用：,受体激活后，经过一些,Adaptor（,连接蛋白）与,SOS（,果蝇蛋白）形成复合物。,SOS,是,Ras,蛋白激活蛋白，,Ras,被激活与癌基因产物,c-Raf,蛋白结合，将游离在胞浆中,Raf,蛋白引至膜上 由一个（或几个）还未明了激酶将,Raf,蛋白激活 引发一连串瀑布式激酶链（,kinase cascade）,活化,。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第39页,激酶链在胞浆中最终一个激酶是,MAP,激酶（微管缔合蛋白）。,MAP,激酶活化，将生长因子信号带入细胞核，激活基因转录因子。,大部分刺激细胞生长信号，首先都聚集到,Ras,蛋白。大约就是,Ras,基因在长久生物进化中高度保守，在几乎全部细胞中都表示原因。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第40页,2、,Ras,蛋白调控,调整,Ras,蛋白主要有三大类因子,（）负调控因子,是催化,Ras,蛋白或,Ras,相关蛋白,GTP,酶活性蛋白，简称,GAP(,生长相关蛋白)。使与,Ras,结合,GTP,水解，使得,Ras,类蛋白恢复到静止状态。这一类因子主要有,RasGAP、NF1、RapGAP、RhoGAP、RacGAP,等。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第41页,（）正调控因子,GTP/GAP,交换因子（释放因子）,作用是催化,GDP,与小,G,蛋白分离，使小,G,蛋白与,GTP,结合并活化。这类因子主要有,SoS、RasGRF、Dbl、Bcr、Vav Ect,等。其中大多数是从肿瘤细胞中克隆出来癌基因产物。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第42页,（）蛋白异戊烯基化因子,是一类修饰酶。小,G,蛋白羧基端普通含有,C,氨基酸序列。这段序列需要经过修饰酶加工处理，小,G,蛋白才能与细胞内表面磷脂结合，从而发挥正常功效。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第43页,3、小,G,蛋白分类,Ras,Rho,RabArfRan,有五个家族,信号传导和肿瘤信号传导概述,第44页,五、第二信使,第二信使:,是指刺激细胞生长生长因子等与受体结合后，在细胞内产生含有生物活性一些小分子。迄今得到公认第二信使分子主要有：,cAMP，cGMP，DAG，PIP3,等,第二信使大多是经过激活,G,蛋白连结受体产生。第二信使产生后，普通认为主要是经过激活胞浆内一些激酶将信号继续传递下去。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第45页,六、胞内激酶,蛋白激酶调整功效称之为“生命开关”：,在整个基因组中，大约有基因是编码蛋白激酶，在细胞内，是这些蛋白激酶调整着数以万计其它蛋白质功效。,胞浆内激酶大多是丝氨酸苏氨酸激酶，与细胞生长关系最亲密。近年来研究最多是,MAP,激酶通路（,mitogen-activated protein kinase pathway,MAPK pathway）,促细胞分裂剂激活性蛋白激酶,信号传导和肿瘤信号传导概述,第46页,（一）,MAPK,特征和生物功效,MAPK,是丝氨酸苏氨酸激酶。它需要被一类双向特异性激酶所激活，即,MAPK,本身需要丝氨酸苏氨酸和酪氨酸同时磷酸化，才含有100活性。激活,MAPK,激酶是,MEK（,促细胞分裂激活性蛋白激酶），即,MAPK/Erk kinase.,信号传导和肿瘤信号传导概述,第47页,MAP,激酶:,是,MAP,激酶传导通路中主要中继站和枢纽，平时位于胞浆内，一旦被激活，快速运到细胞核内；或直接激活转录因子；或激活另外一些蛋白激酶，开启或关闭一些特定转录，对刺激信号作出必要反应，调整细胞正常生命活动。,MAPK,传导通路粗犷模式是：,生长因子受体小,G,蛋白开启,MAPK,转录因子生物效应。最好例子为，,EGF-EGFR-Ras-c-Raf-MEK-MAPK-TCF(T,细胞特异因子)-细胞生长,信号传导和肿瘤信号传导概述,第48页,（二）,MAPK,分类,现已知最少有个亚家族，但研究得比较详尽有三个，即,Erk、JNT/SAPK,和,P,38,(HOG-,酿酒酵母基因，编码特异性核酸内切酶)。每个亚家族都可能有多个组员。普通认为，,Erk,激酶与细胞增殖相关；,JNK,激活与细胞应激及细胞凋亡相关；,P,38,激活与炎症反应相关,信号传导和肿瘤信号传导概述,第49页,（三）胞浆内其它激酶通路,1.,PKA、PKG,通路：环化核苷酸（,cAMP、cGMP）,激活,2.,PKC,通路：,DAG,激活,3.CAMK,通路：钙离子、钙调蛋白激活,4.,PI-3,通路：生长因子受体激活,信号传导和肿瘤信号传导概述,第50页,七、核受体,有些激素（性激素，糖皮质激素）都是经过核受体传导信号。在哺乳动物中，这类受体数量已经超出个。通常，这类受体位于胞浆中，当配体与之结合后，受体形成二聚体，然后转运至核内，与其它受体不一样是，核受体大多数能够是转录因子，进入核后直接调控一些基因表示。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第51页,第三节 主要传导通路,一、分类：,研究信号传导离不开通路，目标不一样，切入点不一样，命名传导分为：,（一）细胞生命活动,研究细胞不一样生命活动（细胞增殖与凋亡，细胞粘附，免疫活化等）信号传导，即包括到这些细胞生命活动信号传导通路。比如：细胞增殖传导通路，细胞凋亡传导通路，免疫活化传导通路。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第52页,（二）细胞类型,神经元细胞、上皮细胞、淋巴细胞等信号传导通路；,T,细胞、,B,细胞信号传导通路等。,（三）受体类型,1.酪氨酸激酶受体传导通路、,2.G,蛋白偶联受体传导通路,、,信号传导和肿瘤信号传导概述,第53页,3.EGF,受体传导通路、,4.胰岛素受体传导通路、,5.乙酰胆碱受体传导通路、,6.生长激素等受体传导通路。,（四）激酶类型,对激酶信号传导通路分类时，习惯用某一特定激酶。比如,MAP,激酶，,JNK,激酶，,PI-3,激酶等。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第54页,二、酪氨酸激酶受体通路,酪氨酸激酶,受体通路,生长因子与受体结合 形成二聚体，受体构型改变 酪氨酸激酶 受体磷酸化 信号经受体进入细胞内 效应子 传递子/联接子,生长因子刺激细胞生长信号,细胞因子信号,抗原结合淋巴细胞表面受体诱发反应,激活膜内,信号传导和肿瘤信号传导概述,第55页,配体,酪氨酸激酶受体,连接子,Ra,s,Raf,MEK,MAPK,细胞膜,核膜,酪氨酸激酶受体通路,信号传导和肿瘤信号传导概述,第56页,三、,G,蛋白连接收体通路,四、,TGF-,通路,五、,TNF,通路,六、,WNT,通路,七、,Integrin,传导通路：,是最主要一个细胞粘附受体，信号主要经过,FAK(focal adhesion kinase),传导,八、,Hedgehog,传导通路,信号传导和肿瘤信号传导概述,第57页,第二信使,PKA,Ras,Raf,MEK,MAPK,配体,G,蛋白连接收体,细胞膜,核膜,G,蛋白连接收体通路,信号传导和肿瘤信号传导概述,第58页,第四节肿瘤发生发展过程中信号传导异常,在肿瘤发生发展过程中，因为各种基因水平改变，使细胞在信号传导网络上也表现出与正常细胞许多区分，有一些通路处于异常活跃状态，有一些则传递受阻，可概括以下：,、增殖失控,一些与细胞生长、分裂和增殖相关信号传导通路处于异常活化状态。,信号传导和肿瘤信号传导概述,第59页,（）生长因子,（）生长因子受体,包含 （）蛋白激酶,（）细胞周期调控因子,（5）,G,蛋白,2、凋亡受阻,在肿瘤细胞中，本应处于活化状态一些信号通路，如,DNA,破坏所激活凋亡通路往往传递信号受阻。这类通路包含：,（1）NF family(2)Fas/Fas ligand(3)Bcl-2/Bax(4)P,53,c-Myc,等,信号传导和肿瘤信号传导概述,第60页,、侵袭与转移,肿瘤侵袭与转移实际上是建立在细胞与细胞间信号传递异常基础上，这些通路包含：,(1),integrin,传导通路,(2),E-Cadherin,(3)nm23-H1,H2 KAI-1/CD82,(4)VEGF,传导通路,(5)基质金属蛋白酶（,matrix metolloprototeinase,MMP),信号传导和肿瘤信号传导概述,第61页,第五节信号传导惯用检测方法,一、,Western,印迹法,特异性检测蛋白表示，检测1-5,ng,靶蛋白,二、凝胶滞留法,检测特异,DNA,序列和蛋白结合,三、激酶检测法（,Kinase Assay）,直接检测激酶活性,四、,Two-hybrid,方法,利用酵母细胞在体内检测蛋白-蛋白相互作用方法,信号传导和肿瘤信号传导概述,第62页,