信号转导途径-生理.pptx
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1、信号转导途径信号转导途径Signal transduction Signal transduction pathwayspathways 一、信号转导途径的基本概念一、信号转导途径的基本概念(一)细胞信号转导(一)细胞信号转导(一)细胞信号转导(一)细胞信号转导(二)细胞外调节物质(二)细胞外调节物质(二)细胞外调节物质(二)细胞外调节物质 :内分泌激素、神经递质:内分泌激素、神经递质:内分泌激素、神经递质:内分泌激素、神经递质和神经肽旁分泌和自分泌局部活性物质。和神经肽旁分泌和自分泌局部活性物质。和神经肽旁分泌和自分泌局部活性物质。和神经肽旁分泌和自分泌局部活性物质。配体配体配体配体(lig
2、and)(ligand);激动剂激动剂激动剂激动剂(agonist).(agonist).(三)受体(三)受体(三)受体(三)受体(四)(四)(四)(四)蛋白激酶和蛋白磷酸酶。蛋白激酶和蛋白磷酸酶。蛋白激酶和蛋白磷酸酶。蛋白激酶和蛋白磷酸酶。(五)(五)(五)(五)细胞功能反应:长期作用细胞功能反应:长期作用细胞功能反应:长期作用细胞功能反应:长期作用短期作用。短期作用。短期作用。短期作用。(三)受体(三)受体1、离子通道型受体:如、离子通道型受体:如nACh受受体,体,GABA受体等受体等2、G蛋白偶联受体蛋白偶联受体:7个跨膜螺旋结构。个跨膜螺旋结构。膜外膜外C端肽:肽链被多糖修饰;端肽:
3、肽链被多糖修饰;跨膜区:膜外区是与配体结合部位;跨膜区:膜外区是与配体结合部位;膜内肽链膜内肽链N端是端是G蛋白偶联区,具有可蛋白偶联区,具有可被磷酸化的丝被磷酸化的丝/苏氨酸残基。苏氨酸残基。G蛋白耦联的膜受体有蛋白耦联的膜受体有500个以上,个以上,包括包括-和和-肾上腺素受体,乙酰胆碱肾上腺素受体,乙酰胆碱M受体,受体,5-羟色胺受体,腺苷受体,羟色胺受体,腺苷受体,嗅受体嗅受体,视紫红质受体和肽类受体等。视紫红质受体和肽类受体等。(1)G蛋白蛋白(A A)GG蛋白的组成:蛋白的组成:蛋白的组成:蛋白的组成:1 1 亚单位亚单位亚单位亚单位,1 1 单位单位单位单位和和和和1 1 亚亚亚
4、亚 单位单位单位单位。紧密结合在一起。失活的紧密结合在一起。失活的紧密结合在一起。失活的紧密结合在一起。失活的GG蛋白蛋白蛋白蛋白以以以以GDPGDP-异三聚体形式存在异三聚体形式存在异三聚体形式存在异三聚体形式存在。GG蛋蛋蛋蛋白白白白激激激激活活活活:激激激激动动动动剂剂剂剂与与与与受受受受体体体体结结结结合合合合,使使使使GG蛋蛋蛋蛋白白白白的的的的 与与与与分离,分离,分离,分离,GDP-GDP-变为变为变为变为GTP-GTP-。GG蛋白失活蛋白失活蛋白失活蛋白失活:GG蛋白有内在的蛋白有内在的蛋白有内在的蛋白有内在的GTPGTP酶活性酶活性酶活性酶活性,水解,水解,水解,水解GTP,
5、GTP,使使使使GTP-GTP-变成变成变成变成GDP-GDP-。G 有有4个家族个家族:G i,G s,G q,G 12/13。形成形成G i途径,途径,G s途径,途径,G q途径途径,12/13途径。途径。分别调节代谢酶,离子通分别调节代谢酶,离子通道,转录机制,运动、收缩机制,分泌道,转录机制,运动、收缩机制,分泌机制和学习记忆胚胎发育。机制和学习记忆胚胎发育。(B)G蛋白介导的信号途径蛋白介导的信号途径(a)c-AMP-蛋白激酶蛋白激酶A途径途径(b)c-GMP-蛋白激酶蛋白激酶G途径途径(c)磷酸肌醇途径)磷酸肌醇途径(d)细胞内钙信号途径)细胞内钙信号途径(e)MAPK途径途径(
6、f)G直接激活直接激活K通道,调节心率;通道,调节心率;B.单聚单聚GTP结合蛋白结合蛋白(GTP-bindingprotein),小,小G蛋白蛋白小小G蛋白蛋白是单聚是单聚GTP结合蛋白。结合蛋白。包括包括Ras调节生长、分化;调节生长、分化;Rho(RhoAD、E、F,Cdc42,Rac)调节肌纤蛋白,细胞骨)调节肌纤蛋白,细胞骨架;架;Rab,ARF调节小泡的运输等。调节小泡的运输等。Ras是分子开关是分子开关:由鸟苷酸交换因子(由鸟苷酸交换因子(GEF)激活,)激活,GDPRasGTPRas。GTPRas被被GTP酶激活蛋白(酶激活蛋白(GAPs)去磷酸变)去磷酸变成成GDPRas而失
7、活。而失活。3、多肽生长因子受体、多肽生长因子受体(1)酪氨酸蛋白激酶受体()酪氨酸蛋白激酶受体(ReceptortyrosinkinaseRTK)生长因子)生长因子受体。内在的酪氨酸蛋白激酶的受体。内在的酪氨酸蛋白激酶的活性和酪氨酸自身磷酸化位点。活性和酪氨酸自身磷酸化位点。PKA等丝等丝/苏氨酸蛋白激酶作用位苏氨酸蛋白激酶作用位点。点。配体与受体结合后,形成二聚体配体与受体结合后,形成二聚体激活受体自身的酪氨酸蛋白激酶,使激活受体自身的酪氨酸蛋白激酶,使受体与接合体蛋白结合(受体与接合体蛋白结合(adapterprotein)然后启动)然后启动Ras-MAPK的信号的信号传导途径。传导途径
8、。接合体蛋白:接合体蛋白:Sch,Grb2和和Nck。含有含有SH2和和SH3构域。构域。SH2与含有磷酸化酪与含有磷酸化酪氨酸蛋白质结合,氨酸蛋白质结合,SH3与富含脯氨酸区域结与富含脯氨酸区域结合,介导合,介导Ras-MAPK的激活。的激活。SH是是Src同源构域(同源构域(ScrhomologydomainSH)Sch(SH2-domaincontainingadapterprotein)中的)中的SH2与与RTK中的磷酸化酪氨酸中的磷酸化酪氨酸结合后结合后,Shc本身被本身被RTK的酪氨酸激酶磷酸化,的酪氨酸激酶磷酸化,通过通过Grb2中的中的SH2与磷酸化与磷酸化Sch结合结合,也和
9、磷也和磷酸化酪氨酸的酸化酪氨酸的RTK结合,因此,结合,因此,Sch-Grb2复复合物便被募集到合物便被募集到RTK上,与上,与Sos(鸟苷酸激活鸟苷酸激活因子)结合,激活因子)结合,激活Ras,从而启动,从而启动Ras-MAPK途径。途径。Src是第一个被发现具有酪氨酸蛋白激酶活性是第一个被发现具有酪氨酸蛋白激酶活性的癌蛋白质。的癌蛋白质。Src家族有家族有9个成员,由个成员,由c-src、c-yes、c-lyn、c-fyn、c-ick、c-blk、c-fgr、c-hck和和c-yrk等原癌基因编码表达的癌蛋白,等原癌基因编码表达的癌蛋白,是非受体型酪氨酸蛋白激酶。有是非受体型酪氨酸蛋白激酶
10、。有SH1、SH2、SH3和和SH4同源区。同源区。SH1是酪氨酸蛋白激酶的是酪氨酸蛋白激酶的活性中心,有自身磷酸化位点;活性中心,有自身磷酸化位点;SH2和和SH3是是Src与其他大分子相结合的位点;与其他大分子相结合的位点;SH4与与Src在在细胞膜内侧的定位密切相关。细胞膜内侧的定位密切相关。(2)细胞因子受体)细胞因子受体与免疫或造血细胞的信号传导有关。与免疫或造血细胞的信号传导有关。细胞因子:白细胞介素(细胞因子:白细胞介素(IL)、干扰素)、干扰素(IFN)、集落刺激因子()、集落刺激因子(CSF)、生长)、生长激素(激素(GH)等。)等。无激酶结构区,不具有酪氨酸蛋白激酶无激酶结
11、构区,不具有酪氨酸蛋白激酶的活性。的活性。受体与配体结合后生成二聚体,募集胞受体与配体结合后生成二聚体,募集胞浆内的浆内的Src家族(家族(Lck、Lyn、Fyn等)的酪等)的酪氨酸蛋白激酶,使细胞因子受体中的酪氨酸氨酸蛋白激酶,使细胞因子受体中的酪氨酸残基磷酸化,然后接合体蛋白残基磷酸化,然后接合体蛋白Shc和和Grb2等等募集到细胞因子受体上,激活募集到细胞因子受体上,激活SOS,再激活,再激活Ras-MAPK途径。途径。受体与配体结合后生成二聚体,募受体与配体结合后生成二聚体,募集胞浆内的酪氨酸蛋白激酶如集胞浆内的酪氨酸蛋白激酶如JAK,使,使受体与受体与JAK的酪氨酸残基被磷酸化,然的
12、酪氨酸残基被磷酸化,然后,启动后,启动JAK-STAT信号传导途径,影信号传导途径,影响细胞的生长、分化和凋亡等。响细胞的生长、分化和凋亡等。(四)蛋白激酶和蛋白磷酸酶(四)蛋白激酶和蛋白磷酸酶(1)蛋白激酶)蛋白激酶催化蛋白质的磷酸化。催化蛋白质的磷酸化。(A)丝氨酸丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,磷酸化蛋苏氨酸蛋白激酶,磷酸化蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基;白质的丝氨酸或苏氨酸残基;(B)酪氨酸蛋白激酶,磷酸化蛋白质的酪氨酸蛋白激酶,磷酸化蛋白质的酪氨酸;酪氨酸;(C)双重激酶,既磷酸化丝氨酸双重激酶,既磷酸化丝氨酸/苏氨苏氨酸,也磷酸化酪氨酸。酸,也磷酸化酪氨酸。丝氨酸丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的活性受
13、苏氨酸蛋白激酶的活性受第二信使如第二信使如cAMP,cGMP,Ca2+,IP3和和二酰基甘油的调节,如二酰基甘油的调节,如cAMP-依赖蛋白依赖蛋白激酶、激酶、cGMP-依赖蛋白激酶、依赖蛋白激酶、Ca2+和和钙调蛋白钙调蛋白-依赖蛋白激酶、二脂酰甘油依赖蛋白激酶、二脂酰甘油(DAG)激活的蛋白激酶)激活的蛋白激酶C。二、信号转导途径的类型二、信号转导途径的类型(一)(一)G蛋白介导信号转导途径蛋白介导信号转导途径(二)(二)丝裂素活化蛋白激酶途径丝裂素活化蛋白激酶途径(三)(三)JAK-STAT途径途径(四)心房钠尿肽(四)心房钠尿肽鸟苷酸环化酶途径鸟苷酸环化酶途径(一)(一)G蛋白介导信号
14、转导途径蛋白介导信号转导途径1、受体、受体-G蛋白蛋白-cAMP-蛋白激酶蛋白激酶A途径途径肾上腺素与肾上腺素与 受体结合,形成复合物,激受体结合,形成复合物,激活活G s,后者激活腺苷酸环化酶(,后者激活腺苷酸环化酶(AC),),催化催化ATP转化成转化成cAMP,激活,激活cAMP依赖依赖蛋白激酶蛋白激酶A(PKA)。)。霍乱毒素催化霍乱毒素催化ADP-核糖加到核糖加到Gs的的 亚亚基。持续激活基。持续激活Gs,导致腺苷酸环化酶,导致腺苷酸环化酶持续激活。持续激活。cAMP持续升高,小肠腔面持续升高,小肠腔面的刷毛缘膜上氯通道开放,引起的刷毛缘膜上氯通道开放,引起Cl-Na+和水进入小肠腔
15、内,结果导致持和水进入小肠腔内,结果导致持续性腹泻,这是霍乱的特征。续性腹泻,这是霍乱的特征。抑制性配体与它的受体(如抑制性配体与它的受体(如 2受体)结受体)结合,合,激活激活G i,G i抑制腺苷酸环抑制腺苷酸环化酶化酶活性。活性。PKA的功能的功能:激活激活磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶(PhosK)使糖原分解;使糖原分解;增加心肌细胞增加心肌细胞Ca2+内流内流,加强心肌收缩力;,加强心肌收缩力;调节转录因子调节转录因子;cAMP激活激活Rap1,从而从而激活激活MAPK途径途径;PKA抑制抑制Raf1,抑制抑制MAPK途径途径。2、受体、受体-G蛋白蛋白-DAG/PKC途径途径配体与受体结
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