细胞信号转导进展-细胞信号分子.ppt

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1、细胞信号转导进展细胞信号转导进展 内内 容容绪论绪论第一章第一章 细胞信号分子细胞信号分子第二章第二章 蛋白质的可逆磷酸化蛋白质的可逆磷酸化第三章第三章 离子通道离子通道第四章第四章 核受体的作用机制核受体的作用机制第五章第五章 G蛋白介导的信号转导蛋白介导的信号转导第六章第六章 第二信使第二信使cAMP与与cGMP 第七章第七章 第二信使第二信使IP3,DAG与与Ca2+第八章第八章 酪氨酸蛋白激酶途径酪氨酸蛋白激酶途径Ras-Raf-MAPK 信号途径信号途径PI3K/Akt 信号途径信号途径JAK/Stat 信号途径信号途径第九章第九章 TGF-/SMAD信号途径信号途径第十章第十章 细

2、胞凋亡信号途径细胞凋亡信号途径第十一章第十一章 Wnt信号途径信号途径第十二章第十二章 Hedgehog/Notch 途径途径第一章第一章 细胞信号分子细胞信号分子细胞连接细胞连接细胞通讯方式细胞通讯方式细胞信息传递方式细胞信息传递方式细胞连接细胞连接 在相邻细胞表面形成的连接结构，以加强细胞间的机械联系和组织的牢固性，同时协助细胞间的代谢活动，这些结构称为细胞连接细胞连接(cell junction)。细胞连接的种类细胞连接的种类种种 类类名名 称称 封闭连接封闭连接紧密连接紧密连接锚定连接锚定连接连接肌动蛋白连接肌动蛋白黏着带黏着带黏着斑黏着斑连接中间纤维连接中间纤维桥粒桥粒半桥粒半桥粒

3、通讯连接通讯连接间隙连接间隙连接化学突触化学突触细胞连接细胞连接Basement membrane第一章第一章 胞间信号胞间信号细胞连接细胞连接细胞通讯方式细胞通讯方式细胞信息传递方式细胞信息传递方式细胞通讯细胞通讯(cell communication)一一个个细细胞胞发发出出的的信信息息通通过过介介质质传传递递到到另另一一个个细细胞胞产产生生相相应应的的反反应应。细细胞胞间间的的通通讯讯对对于于多多细细胞胞生生物物体体的的发发生生和和组组织织的的构构建建，协协调调细细胞胞的的功功能能，控控制制细细胞胞的的生生长长、分分裂裂、分分化化和凋亡是必须的。和凋亡是必须的。细胞通讯方式细胞通讯方式

4、间隙连接间隙连接膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯化学通讯化学通讯间隙连接间隙连接gap junction 分布：脊椎动物除分布：脊椎动物除骨骼肌细胞及循环骨骼肌细胞及循环血细胞外的细胞之血细胞外的细胞之间。间。间隙连接的间隙连接的结构特点结构特点在连接处相邻细胞间有在连接处相邻细胞间有24nm的缝隙，在间隙与两层质膜中的缝隙，在间隙与两层质膜中有大量蛋白质颗粒，是构成间有大量蛋白质颗粒，是构成间隙连接的基本单位，称连接子隙连接的基本单位，称连接子（connexon）。）。连接子两端分别嵌入两个相邻连接子两端分别嵌入两个相邻的细胞，由的细胞，由6个相同或相似的跨个相同或相似的跨膜蛋白亚单位环

5、绕而成，直径膜蛋白亚单位环绕而成，直径8nm，中心形成一个直径约的，中心形成一个直径约的亲水性孔道亲水性孔道。连连 接接 子子连连 接接 子子为一个多基因家庭，现已发现为一个多基因家庭，现已发现24个成员。个成员。根据分子量命名。根据分子量命名。例如，例如，Cx26即分子量为即分子量为26kDa的连接子。的连接子。在肿瘤生长和创伤愈合等过程中都观察到某些类在肿瘤生长和创伤愈合等过程中都观察到某些类型连接子表达的变化。因此，连接子可能对细胞型连接子表达的变化。因此，连接子可能对细胞的生长、分化、定位及细胞形态的维持具有重要的生长、分化、定位及细胞形态的维持具有重要意义。意义。间隙连接的间隙连接的

6、功能功能代谢偶联：分子量为代谢偶联：分子量为1500Da以下的水溶性小分子代以下的水溶性小分子代谢物和谢物和信号分子信号分子可通过连接子的亲水性通道可通过连接子的亲水性通道(1.5nm)(1.5nm)，由一个细胞进入相邻的另一个细胞由一个细胞进入相邻的另一个细胞，从而快速和，从而快速和可逆地促进相邻细胞对外界信号的协同反应。可逆地促进相邻细胞对外界信号的协同反应。电偶联：无须依赖神经递质或信息物质即可将一些电偶联：无须依赖神经递质或信息物质即可将一些细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。细胞的电兴奋活动传递到相邻的细胞。参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞间通过间隙参与细胞分化：胚胎发育的早期，细胞

7、间通过间隙连接相互协调发育和分化。连接相互协调发育和分化。细胞通讯方式细胞通讯方式 间隙连接间隙连接膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯化学通讯化学通讯膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯细胞有众多的分子分布于膜的外表面。这些分子或为蛋白细胞有众多的分子分布于膜的外表面。这些分子或为蛋白质，或为糖蛋白。这些表面分子作为细胞的触角，可以与质，或为糖蛋白。这些表面分子作为细胞的触角，可以与相邻细胞的膜表面分子特异性地相互识别和相互作用，以相邻细胞的膜表面分子特异性地相互识别和相互作用，以达到功能上的相互协调。这种细胞通讯方式称为达到功能上的相互协调。这种细胞通讯方式称为膜表面分膜表面分子接触通讯子

8、接触通讯。膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接通讯，最为典型膜表面分子接触通讯也属于细胞间的直接通讯，最为典型的例子是的例子是T淋巴细胞与淋巴细胞与抗原提呈细胞抗原提呈细胞(antigen presenting cells,APC)的相互作用。的相互作用。T细胞与细胞与APC间的接触通讯间的接触通讯Professional APCs：树突状细胞树突状细胞(dendritic cells)巨噬细胞巨噬细胞(macrophage)B-cellsAPCs通过吞噬作用或受体介通过吞噬作用或受体介导的胞吞作用内化抗原，抗原导的胞吞作用内化抗原，抗原片段通过与组织相容性抗原片段通过与组织相容性抗原(maj

9、or histocompatibility complex,MHC)的结合被提呈的结合被提呈至至APCs表面，表面，T细胞通过与抗细胞通过与抗原原-MHCII复合物结合而被激复合物结合而被激活。活。细胞间的接触通讯细胞间的接触通讯细胞通讯方式细胞通讯方式 间隙连接间隙连接膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯化学通讯化学通讯化学通讯化学通讯细胞可以分泌一些化学物质蛋白质或小分子细胞可以分泌一些化学物质蛋白质或小分子有机化合物至细胞外，这些化学物质作为有机化合物至细胞外，这些化学物质作为化学化学信号信号(chemical signals)作用于其它的细胞作用于其它的细胞(靶细靶细胞胞)，调节其功能

10、，这种通讯方式称为化学通，调节其功能，这种通讯方式称为化学通讯。讯。化学通讯是间接的细胞通讯，即细胞间的相互化学通讯是间接的细胞通讯，即细胞间的相互联系不再需要它们之间的直接接触，而是以化联系不再需要它们之间的直接接触，而是以化学信号为介质来介导的。学信号为介质来介导的。化学信号分类化学信号分类(I)根据其溶解性分类根据其溶解性分类脂溶性化学信号脂溶性化学信号:脂溶性化学信号可以通过膜脂双层结构进 入胞内，其受体位于胞浆或胞核内。水溶性化学信号水溶性化学信号:水溶性化学信号不能进入细胞，其受体位于细胞外表面。所有的化学信号都必须通过与受体结合方可发挥所有的化学信号都必须通过与受体结合方可发挥作

11、用作用.化学信号分类化学信号分类(II)-化学通讯化学通讯根据分子作用的距离分类根据分子作用的距离分类内分泌内分泌(endocrine)信号信号 由内分泌器官分泌的化学信号，并随血流作用于全身靶器官。旁分泌旁分泌(paracrine)信号信号 以细胞因子为主，主要作用于局部的细胞，作用距离以毫米计算。自分泌自分泌(autocrine)信号信号 作用于细胞自身，作用距离在100nm以内。化学突触化学突触 (synapse)接触性依赖的通讯：接触性依赖的通讯：细胞细胞间直接接触，信号分子与受体间直接接触，信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白都是细胞的跨膜蛋白间隙连接实现代谢耦联或电间隙连接实现代谢耦联

12、或电耦联耦联分泌化学信号进行通讯分泌化学信号进行通讯 特异性特异性 作用复杂性作用复杂性 时间效应不同时间效应不同细胞通讯方式细胞通讯方式第一章第一章 胞间信号胞间信号细胞连接细胞连接细胞通讯方式细胞通讯方式细胞信息及传递方式细胞信息及传递方式细胞信息传递方式细胞信息传递方式通过相邻细胞的直接接触通过相邻细胞的直接接触通讯连接通讯连接。通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能胞的代谢和功能细胞识别细胞识别(cell recognition)。细胞细胞信号信号物理信号：电、光、磁物理信号：电、光、磁生物大分子的结构信号：生物大分子的结构信号：蛋白质、

13、多糖、核酸的结构信息蛋白质、多糖、核酸的结构信息 化学信号化学信号：细胞间通讯的信号分子：细胞间通讯的信号分子：激素、神经递质与神经肽、激素、神经递质与神经肽、局部化学介导因子、抗体、淋巴因子。局部化学介导因子、抗体、淋巴因子。细胞内通讯的信号分子：细胞内通讯的信号分子：cAMP,cGMP,Ca2+,IP3,DAG，NO。细胞间信号分子细胞间信号分子Extracellular signal molecules：凡是由细胞分泌的、能够调节特定的靶细胞生理活动的化学物质都称为细胞间信号分子，或第一信使第一信使。细胞间信号分子分类细胞间信号分子分类根据化学本质根据化学本质：蛋白质和肽类（如生长因子、

14、细胞因子、胰岛素等）氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等）类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等）脂类衍生物（如前列腺素）气体分子（如一氧化氮、一氧化碳等）根据细胞分泌和传递信息物质的方式：根据细胞分泌和传递信息物质的方式：n神经递质神经递质n激素激素n局部化学介质局部化学介质n气体信号气体信号细胞间信号分子分类细胞间信号分子分类细胞内信号分子细胞内信号分子 在在细细胞胞内内传传递递特特定定调调控控信信号号的的化化学学物物质质称称 为为 细细 胞胞 内内 信信 号号 分分 子子(intracellular signal molecules)。细细胞胞内内信信号号分分子子主主要要包包括括

15、：第第二二信信使使、第三信使、信号转导蛋白或酶等。第三信使、信号转导蛋白或酶等。第二信使第二信使在在细细胞胞内内传传递递信信息息的的小小分分子子化化学学物物质质称称为为第第二二信信使使(secondary messenger)第二信使主要包括：第二信使主要包括：环核苷酸类：如环核苷酸类：如cAMP和和cGMP脂脂类类衍衍生生物物：如如甘甘油油二二酯酯（DAG）；神神经经酰酰胺胺，花花生生四四烯酸烯酸无机物：如无机物：如Ca2+、NO糖类衍生物：糖类衍生物：1,4,5-三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3）第三信使第三信使负责细胞核内、外信息传递的物质称为负责细胞核内、外信息传递的物质称为第三信第三信

16、使使(third messenger)，又称为，又称为DNA结合蛋白。结合蛋白。是一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白，能是一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白，能调节基因的转录。如立早基因调节基因的转录。如立早基因(immediate-early gene)的编码蛋白质的编码蛋白质。细细胞胞膜膜上上或或细细胞胞内内能能够够传传递递特特定定信信号号的的蛋蛋白白质质或或酶酶分分子子，常常与与其其他他蛋蛋白白质质或或酶酶构构成成复复合合体体以以传传递递信信息息。包包括：括：G蛋白及其调节蛋白，如蛋白及其调节蛋白，如GEF、GAP等等信号连接蛋白信号连接蛋白(adapter)，如，如SOS，GRB2等等具具 有有 酪酪 氨氨 酸酸 激激 酶酶 活活 性性 的的 胰胰 岛岛 素素 受受 体体 底底 物物-1/2（IRS1/2）各种蛋白激酶和蛋白磷酸酶等各种蛋白激酶和蛋白磷酸酶等信号转导蛋白或酶信号转导蛋白或酶The End