细胞信号转导讲解专家讲座.pptx

第第12章细胞信号转导章细胞信号转导细胞信号转导讲解第1页细胞通讯（cell communication）：细胞发出信息经过介质传递到另一个细胞并产生对应反应过程。细胞识别（cell recognition）：细胞之间经过细胞表面信息分子相互作用，引发细胞反应现象。细胞信号发放（cell signaling）：细胞释放信号分子，将信息传递给其它细胞。信号转导（信号转导（cell signal transduction,CST）：信息物质经过与受体结合，引发细胞内一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用，直到细胞生理反应所需基因表示、各种生物学效应形成过程，这种过程称为细胞信号转导。细胞信号转导讲解第2页一、细胞信号转导一、细胞信号转导(CST)分类分类分类分类:信息物质经过与受体结合，引发细胞内一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用，直到细胞生理反应所需基因表示、各种生物学效应形成过程，这种过程称为细胞信号转导。膜受体介导跨膜信号转导膜受体介导跨膜信号转导核受体介导信号转导核受体介导信号转导细胞信号转导讲解第3页CST基本过程基本过程 配体配体受体受体信号转导蛋白信号转导蛋白靶蛋白靶蛋白生物效应生物效应信号接收信号接收信号转导信号转导 胞外信号分子与膜受体结胞外信号分子与膜受体结合，将信号传递至胞浆或核内，合，将信号传递至胞浆或核内，调整靶细胞功效过程。调整靶细胞功效过程。细胞信号转导讲解第4页二、信号分子二、信号分子（一）细胞间（外）信息物质（一）细胞间（外）信息物质凡由细胞分泌调整靶细胞生命活动化学物质称为细胞间信息物质。凡由细胞分泌调整靶细胞生命活动化学物质称为细胞间信息物质。细胞外信息物质（信号分子）称细胞外信息物质（信号分子）称第一信使第一信使（first messenger），），依据其特点和作用方式，第一信使分子分为：依据其特点和作用方式，第一信使分子分为：a-激素：内分泌信号，由特殊分化内分泌细胞释放，如胰岛素、激素：内分泌信号，由特殊分化内分泌细胞释放，如胰岛素、甲状腺素和肾上腺素；甲状腺素和肾上腺素；b-局部化学介质：细胞分泌，生长因子、抑素、局部化学介质：细胞分泌，生长因子、抑素、NO、前列腺素等，、前列腺素等，也称旁分泌信号；也称旁分泌信号；c-神经递质：突触分泌信号，由神经元细胞分泌，如乙酰胆碱、神经递质：突触分泌信号，由神经元细胞分泌，如乙酰胆碱、去甲肾上腺素等去甲肾上腺素等细胞信号转导讲解第5页（二）细胞内信息物质（二）细胞内信息物质在细胞内传递细胞调控信号化学物质称为细胞内信息物质，也称第二信使第二信使。包含：1.无机离子，Ga2+2.脂类衍生物，二酰甘油（DAG），N-脂酰鞘氨醇（Cer）3.糖类衍生物，三磷酸肌醇(IP3)4.核苷酸，cAMP,cGMP5.信号蛋白分子，Ras,底物酶在胞浆内合成后进入细胞核内，发挥着信使作用，负责细胞核内外信号转导物质，称为第三信使，第三信使，如DNA结合蛋白细胞信号转导讲解第6页三、受体（三、受体（receptorreceptor）存存在在于于细细胞胞膜膜或或胞胞内内特特殊殊蛋蛋白白质质，能能够够识识别别和和选选择择性性结结合合某某种种配配体体（信信号号分分子子），进进而而激激活活胞胞内内一一系系列列生生物物化化学学反反应应，使使细细胞胞对对外界刺激产生对应效应。外界刺激产生对应效应。受体最少包含两个功效区域：受体最少包含两个功效区域：配体结合区配体结合区和和效应区效应区。受体分为：受体分为：膜受体膜受体细胞表面受体，如糖蛋白细胞表面受体，如糖蛋白细胞内受体细胞内受体DNADNA结合蛋白。结合蛋白。细胞信号转导讲解第7页细胞信号转导讲解第8页依据其结构特点，也可分为：1.环状受体环状受体配体依赖性离子通道，如N-乙酰胆碱受体；2.单次跨膜螺旋受体单次跨膜螺旋受体（1）酪氨酸蛋白激酶受体（2）非催化型单个跨膜受体：细胞因子受体（3）丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶受体（4）含有鸟苷酸环化酶活性受体3.七次跨膜七次跨膜 螺旋受体螺旋受体G蛋白耦联受体；膜受体膜受体：离子通道耦联受体、蛋白耦联受体和酶连受体。细胞信号转导讲解第9页G蛋白耦联受体蛋白耦联受体，七次跨膜，七次跨膜 螺旋受体，蛇型受体。螺旋受体，蛇型受体。蛋白种类：激动型、抑制型和磷脂型等细胞信号转导讲解第10页G蛋白蛋白细胞信号转导讲解第11页细胞信号转导讲解第12页胞内受体胞内受体概念：概念：位于细胞质和细胞核中受体，分为核内受体和胞浆受体，常为脂溶性信号分子,如各种类固醇激素、甲状腺素、维生素及视黄酸等。结构：结构：常有四个结构域：与DNA结合中间结构域、激活基因转录N端结构域（高度可变区）、铰链区（触发受体向核内移动、C末端激素结合区举例：举例：类固醇激素与胞内受体结合后，使受体构象发生改变，暴露出DNA结合区（利于向核内移动）。这个类固醇激素-受体复合物以二聚体形式穿过核孔进入核内。在核内，激素-受体复合物作为转录因子与DNA特异基因激素反应元件（HRE）结合，使特异基因表示发生改变。细胞信号转导讲解第13页受体作用特点受体作用特点1.高度选择性（专一性）高度选择性（专一性）2.高度亲和性高度亲和性3.可饱和性可饱和性4.可逆性可逆性5.特定作用模式：在胞内分布组织特异性差特定作用模式：在胞内分布组织特异性差异能造成某种特定生物学效应异能造成某种特定生物学效应6.可调整性（磷酸化与去磷酸化）可调整性（磷酸化与去磷酸化）细胞信号转导讲解第14页四、第二信使四、第二信使受体被激活后在受体被激活后在细胞内细胞内产生、能介导信号转导产生、能介导信号转导活性物质，称第二信使（活性物质，称第二信使（secondary messenger）a-环腺苷酸（环腺苷酸（cAMP）b-环鸟苷酸（环鸟苷酸（cGMP）c-糖、脂类衍生物糖、脂类衍生物DAG，IP3 d-Ca2+e-NO，CO细胞信号转导讲解第15页蛋蛋白白激激酶酶（protein kinases,PK），一一类类催催化化蛋蛋白白质质磷磷酸酸化化反反应应酶酶。又又称称蛋蛋白白质质磷磷酸酸化化酶酶。它它能能把把三三磷磷酸酸腺腺苷苷（ATP）上上-磷酸转移到蛋白质分子氨基酸残基上。磷酸转移到蛋白质分子氨基酸残基上。依据其底物蛋白被磷酸化氨基酸残基种类，可将它们分为依据其底物蛋白被磷酸化氨基酸残基种类，可将它们分为5类：类：蛋蛋白白丝丝氨氨酸酸/苏苏氨氨酸酸激激酶酶、蛋蛋白白酪酪氨氨酸酸激激酶酶、蛋蛋白白组组氨氨酸酸激激酶酶、蛋白色氨酸激酶和蛋白天冬氨酰基蛋白色氨酸激酶和蛋白天冬氨酰基/谷氨酰基激酶。谷氨酰基激酶。在大多数情况下，磷酸化反应发生在蛋白质丝氨酸残基上。在大多数情况下，磷酸化反应发生在蛋白质丝氨酸残基上。蛋白激酶在细胞内广泛分布（蛋白激酶在细胞内广泛分布（核、线粒体、微粒体和胞液）。）。五、蛋白激酶五、蛋白激酶细胞信号转导讲解第16页（一）、蛋白激酶（一）、蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）cAMP（环磷酸腺苷）依赖蛋白激酶（二）、蛋白激酶（二）、蛋白激酶G,PKG，cGMP（环磷酸鸟苷）依赖蛋白激酶（三）、蛋白激酶（三）、蛋白激酶C，PKC，属丝，属丝/苏氨酸蛋白激酶苏氨酸蛋白激酶（四）、蛋白激酶（四）、蛋白激酶B，PKB，属丝，属丝/苏氨酸蛋白激酶苏氨酸蛋白激酶（五）、钙调蛋白依赖性蛋白激酶（五）、钙调蛋白依赖性蛋白激酶（六）、丝裂原激活蛋白激酶（六）、丝裂原激活蛋白激酶（七）、蛋白磷酸酶（七）、蛋白磷酸酶细胞信号转导讲解第17页（一）、（一）、蛋白激酶蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）：也称也称cAMP依赖蛋白激酶，属丝氨酸蛋白激酶类。依赖蛋白激酶，属丝氨酸蛋白激酶类。结构：由两个催化亚基和两个调整亚基组成。结构：由两个催化亚基和两个调整亚基组成。cAMP与调整亚基结合，使调整亚基和催化亚基解离，释放与调整亚基结合，使调整亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基，激活蛋白激酶出催化亚基，激活蛋白激酶A活性。活性。调整亚基催化亚基细胞信号转导讲解第18页 配体配体受体受体信号转导蛋白信号转导蛋白靶蛋白靶蛋白六、细胞信号转导路径（信号通路）六、细胞信号转导路径（信号通路）细胞信号转导讲解第19页膜受体介导信号转导路径，例：cAMP-蛋白激酶A路径（PKA信号通路）信号通路）cAMP主要作用是激活主要作用是激活cAMP蛋白激酶蛋白激酶A（cAMP-dependent protein kinase A）,进而使下游信号进而使下游信号蛋白丝氨酸蛋白丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化被激活。苏氨酸残基磷酸化被激活。PKA活性活性依赖于依赖于cAMP.细胞信号转导讲解第20页ATPACPPicAMP环核苷酸磷酸二酯酶水解Mg2+Mg2+5-AMP（无活性）cAMP信使体系信使体系环磷酸腺苷（cyclic AMP,cAMP）是最主要胞内信使，是细胞膜腺苷酸环化酶（adenylate cyclase,AC）在G蛋白激活下，催化ATP脱去一个焦磷酸后产物。可被环核苷酸磷酸二酯酶快速水解为5-AMP，失去信号功效。细胞信号转导讲解第21页cAMP-PKA路径路径 cAMP激活依赖cAMP蛋白激酶PKA，进而使下游信号蛋白丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化被激活或钝化。细胞信号转导讲解第22页胞外信号分子与G蛋白偶联受体结合，造成腺苷酸环化酶AC激活和cAMP浓度升高。cAMP浓度增加激活胞质内PKA，释放催化亚基再迁移到细胞核，在细胞核内磷酸化CREB基因调控蛋白CBP，从而激活基因转录。cAMP-PKA路径路径（AC）G蛋白耦联受体细胞信号转导讲解第23页EGFRCancer pathwayInsulin R细胞信号转导讲解第24页细胞信号转导讲解第25页 In actual fact,signaling pathways in the cell are much more complex.细胞信号转导讲解第26页此次课程重点此次课程重点（1 1）信号分子中）信号分子中第一信使第一信使、第二信使第二信使；（2 2）受体及其作用特点；）受体及其作用特点；（3 3）信号转导特点，以）信号转导特点，以cAMP-PKAcAMP-PKA路径路径为例说明。为例说明。细胞信号转导讲解第27页