细胞的信号转导-课件.ppt

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1、细胞的信号转导细胞的信号转导主题 细胞的信号传导小组成员以及分工：资料收集：袁美艳，赵浩然，伍思远资料整理：胡耀月，梁云秀PPT制作：张策PPT讲解：罗丹秀第一节第一节 细胞的化学信号分子及其受体细胞的化学信号分子及其受体一、信号分子一、信号分子（一）信号分子（一）信号分子1 1、概念、概念2 2、作用特点：、作用特点：特异性：一种信号作用一种或几种细胞特异性：一种信号作用一种或几种细胞 复杂性：同一信号对不同细胞产生不可效应。复杂性：同一信号对不同细胞产生不可效应。如：乙酰胆碱（心肌细胞舒张，骨骼肌细胞收缩，分泌细胞分泌）如：乙酰胆碱（心肌细胞舒张，骨骼肌细胞收缩，分泌细胞分泌）时间效应：反

2、应快、效应短（神经递质）；反时间效应：反应快、效应短（神经递质）；反 应慢、效应久（激素）。应慢、效应久（激素）。3 3、类型、类型(根据溶解度根据溶解度)亲脂性：甾醇类激素、甲状腺素亲脂性：甾醇类激素、甲状腺素 亲水性：神经递质、生长因子、亲水性：神经递质、生长因子、局部化学递质、大多数局部化学递质、大多数 肽类激素肽类激素。（二）穿膜信号转导（二）穿膜信号转导 信号分子信号分子与胞与胞膜受体膜受体相互作用，通过信号转换相互作用，通过信号转换把细胞外信号把细胞外信号转变转变为细胞能为细胞能“感知感知”的信号，诱的信号，诱发细胞对外界信号作出相应的发细胞对外界信号作出相应的反应反应。第一信使：

3、第一信使：细胞外信号分子。细胞外信号分子。第二信使第二信使(Second massenger)(Second massenger)：第一信使与受体作用：第一信使与受体作用后在细胞内后在细胞内最早产生最早产生的信号分子。包括的信号分子。包括cAMPcAMP、cGMPcGMP、三磷酸肌醇三磷酸肌醇(IP3)(IP3)、二酰基甘油、二酰基甘油(DG)(DG)等。等。功能：功能：启动和协助细胞内信号的逐级放大。启动和协助细胞内信号的逐级放大。二、受体二、受体(receptor)概念：是一类能识别和概念：是一类能识别和 选择性结合某种选择性结合某种 配体（信号分配体（信号分 子）的大分子。子）的大分子。

4、分布：细胞内受体分布：细胞内受体 细胞膜受体细胞膜受体（二）细胞表面受体的类型（据作用方式的不同）无活性催化结构域无活性催化结构域活化的催化结构域活化的催化结构域1、离子通道偶联受体、离子通道偶联受体2、G蛋白偶联受体蛋白偶联受体3、酶联受体、酶联受体鸟嘌呤核苷酸结合蛋白鸟嘌呤核苷酸结合蛋白膜受体及介导的信号转导途径膜受体及介导的信号转导途径第一信使第一信使膜受体膜受体信号转换信号转换激活的酶激活的酶第二信使第二信使神经递质神经递质 配体闸门配体闸门通道通道化学信号变化学信号变为电信号为电信号激素等激素等G蛋白偶联蛋白偶联受体受体G蛋白蛋白腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶(AC)磷脂磷脂酶酶C（PLC

5、）鸟苷酸环化（鸟苷酸环化（GC）cAMPIP3,DG，cGMP生长因子生长因子 等等酶联受体酶联受体 酪氨酸蛋白酪氨酸蛋白激酶受体激酶受体酪氨酸激酶酪氨酸激酶 第二节第二节 G G蛋白偶联受体信号转导途径蛋白偶联受体信号转导途径G蛋白偶联受体信号转导的几个要素蛋白偶联受体信号转导的几个要素 1.G蛋白偶联受体的结构蛋白偶联受体的结构 激素受体（激素受体（R R）的一般结构模式图，）的一般结构模式图，7 7次穿膜次穿膜。膜外有信。膜外有信号分子结合位点，膜内有与号分子结合位点，膜内有与G-G-蛋白相作用的位点蛋白相作用的位点信号分子结合位点信号分子结合位点与与G-蛋白相蛋白相作用的位点作用的位点

6、2.2.三聚体三聚体GTPGTP结合调节蛋白（结合调节蛋白（G G蛋白）蛋白）信号转换器或分子开关信号转换器或分子开关无活性的无活性的G G蛋白蛋白有活性的有活性的G G蛋白蛋白吉尔曼吉尔曼(Alfred G.Gilman)Alfred G.Gilman)美国美国罗德贝尔罗德贝尔(Martin Rodbell)美国美国1994年诺贝尔生理学或医学奖年诺贝尔生理学或医学奖发现发现G-蛋白及其在细胞内信号传导中的作用蛋白及其在细胞内信号传导中的作用（一）（一）cAMPcAMP信号通路信号通路（二）（二）cGMPcGMP信号通路信号通路（三）磷脂酰肌醇信号通路（三）磷脂酰肌醇信号通路与与G蛋白相关的

7、信号通路蛋白相关的信号通路（一）、（一）、cAMPcAMP信号通路信号通路1 1、细胞膜上的、细胞膜上的cAMPcAMP信号通路组分信号通路组分G-G-蛋白活化后与环腺苷酸环化酶（蛋白活化后与环腺苷酸环化酶（ACAC）结合并）结合并将其激活，将其激活，ATP cAMPATP cAMP（第二信使）（第二信使）第二信使第二信使ACcAMPcAMP信号通路组成信号通路组成信号通路组成信号通路组成蛋蛋白白激激酶酶A（Protein Kinase A，PKA）：由两个催化亚基和两个调节亚基组成。cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基，激活蛋白激酶A的活性。Fig.cAMPFig

8、.cAMP信号通路对基因信号通路对基因转录的激活转录的激活信号分子与受体结合通过信号分子与受体结合通过G G蛋白活化腺苷酸环化酶，导蛋白活化腺苷酸环化酶，导致细胞内致细胞内cAMPcAMP浓度增高激活浓度增高激活蛋白激酶蛋白激酶A A，被活化的蛋白激，被活化的蛋白激酶酶A A（催化亚基）转为进入细（催化亚基）转为进入细胞核，使基因调控蛋白胞核，使基因调控蛋白（cAMPcAMP应答结合蛋白，应答结合蛋白，CREBCREB）磷酸化，磷酸化的基）磷酸化，磷酸化的基因调控蛋白与靶基因调控序因调控蛋白与靶基因调控序列结合，增强靶基因的表达。列结合，增强靶基因的表达。不同细胞对不同细胞对cAMP信号途径的

9、反应速度不同：信号途径的反应速度不同：在肌肉细胞，在肌肉细胞，1秒钟内可启动糖原降解为葡萄秒钟内可启动糖原降解为葡萄糖糖-1-磷酸，而抑制糖原合成。磷酸，而抑制糖原合成。在某些分泌细胞，需要几个小时，在某些分泌细胞，需要几个小时，激活的激活的PKA 进入细胞核，将进入细胞核，将CRE结合蛋白磷酸化，调节相结合蛋白磷酸化，调节相关基因的表达。关基因的表达。小小 结结cAMP信号通路组成信号通路组成：第一信使第一信使 G蛋白偶联受体蛋白偶联受体 G蛋白蛋白 AC cAMP（第二信使第二信使）PKA胞内效应胞内效应（二）（二）cGMP信号途径信号途径 cGMP为广泛存在于动物细胞中的胞内信使。与为广

10、泛存在于动物细胞中的胞内信使。与cAMP的形成相似，它是由的形成相似，它是由GTP水解而形成。但水解而形成。但cGMP在细胞中的含在细胞中的含量很低。仅为量很低。仅为cAMP的的1/1001/10。GTP cGMP cGMP可被细胞中的磷酸二酯酶水解，所以可被细胞中的磷酸二酯酶水解，所以GC（鸟苷酸环化酶）和磷（鸟苷酸环化酶）和磷酸二酯酶可双重调节细胞中酸二酯酶可双重调节细胞中cGMP的含量。的含量。GCGC的类型：的类型：1、结合型、结合型GC 主要存在于细胞膜上；在核膜、内质网、高尔主要存在于细胞膜上；在核膜、内质网、高尔基复合体、线粒体等膜性结构中也有分布。基复合体、线粒体等膜性结构中也

11、有分布。2、可溶性、可溶性GC（需需NO活化）活化）主要出现在脑、肝、肺等组织中。主要出现在脑、肝、肺等组织中。二者均通过激活二者均通过激活PKG（cGMP dependent protein kinase G）使相应蛋白磷酸化，进而引）使相应蛋白磷酸化，进而引起细胞效应。起细胞效应。（三）磷脂酰肌醇信号通路（三）磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇途径磷脂酰肌醇途径 磷脂酶磷脂酶PLCGq 1、IP3 的作用：的作用：钙调蛋白钙调蛋白(calmodulin,CaM)为为钙钙结结合合蛋蛋白白，由由一一条条肽肽链链组组成成，有有四四个个CaCa2+2+结结合合位位点点。与与CaCa2+2+结结合合后后可

12、可激激活活CaM激激酶酶，再再磷磷酸酸化化多多种种功功能能蛋蛋白白质质的丝、苏氨基酸残基。的丝、苏氨基酸残基。Ca2+钙调蛋白的形成与作用钙调蛋白的形成与作用CaMCaM与靶蛋白结合与靶蛋白结合 2 2、PKCPKC（由（由DGDG激活）的生理功能：激活）的生理功能：调节代谢调节代谢活化的活化的PKCPKC引起一系列靶蛋白的丝引起一系列靶蛋白的丝 、苏氨酸残基磷酸化。、苏氨酸残基磷酸化。靶蛋白包括：靶蛋白包括：质膜受体、膜蛋白质膜受体、膜蛋白和多种酶。和多种酶。调节基因表达调节基因表达PKC PKC 对基因的活化分为对基因的活化分为早期反应早期反应和和晚期反应晚期反应。PKC PKC 对基因的

13、早期活化和晚期活化对基因的早期活化和晚期活化 受体受体 G G蛋白蛋白 AC或GCPLCcAMP或cGMPPKA或PKG靶蛋白靶蛋白磷酸化磷酸化靶基因靶基因转录转录PIP2IP3DAGCa2+释放释放PKC靶蛋白靶蛋白磷酸化磷酸化G G蛋白介导的信号转导途径蛋白介导的信号转导途径第三第三 酶联受体信号转导途径酶联受体信号转导途径二、酪氨酸激酶受体与二、酪氨酸激酶受体与Ras蛋白蛋白丝裂原激活蛋白激酶（丝裂原激活蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信号途径）信号途径相关因子：相关因子：信号分子：生长因子信号分子：生长因子Ras蛋白：蛋白：ras基

14、因产物，基因产物，190个氨基酸组成，为个氨基酸组成，为1 个亚单位的个亚单位的GTP结合蛋白。结合蛋白。Ras类似于类似于G 蛋白的蛋白的亚基，起分子开关的作用。亚基，起分子开关的作用。衔接蛋白：具衔接蛋白：具SH2、SH3识别结构域识别结构域Ras激活蛋白：激活蛋白：只有只有SH3识别结构域识别结构域 总结：总结：一、细胞信号途径的一、细胞信号途径的4 4个步骤个步骤第一步：受体特异性识别胞外信号第一步：受体特异性识别胞外信号第二步：跨膜信号转导第二步：跨膜信号转导第三步：信号放大，产生生物学效应第三步：信号放大，产生生物学效应第四步：反馈终止或降低细胞反应第四步：反馈终止或降低细胞反应二、信号转导系统的基本特征二、信号转导系统的基本特征特异性特异性放大作用放大作用信号终止或下调信号终止或下调细胞对信号的整合作用细胞对信号的整合作用