细胞信号转导 (2)课件.ppt
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1、关于细胞信号转导(2)现在学习的是第1页,共62页细细胞胞通通讯讯 信号分子信号分子 合合成、运输成、运输 细胞识别细胞识别 配体配体 膜内膜内受体受体离子通道耦联离子通道耦联G蛋白耦联蛋白耦联与酶耦联与酶耦联 G蛋白蛋白耦联耦联 cAMP信号通路信号通路磷脂酰肌醇信号通路磷脂酰肌醇信号通路与酶连接与酶连接的受体的受体 受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶 受体耦联的酪氨酸激酶受体耦联的酪氨酸激酶 受体丝受体丝/苏激酶苏激酶 受体酪氨酸磷酸酯酶受体酪氨酸磷酸酯酶 受体鸟苷酸环化酶受体鸟苷酸环化酶 由整联蛋白介导的信号传递由整联蛋白介导的信号传递 受体受体膜上膜上受体受体信信号号通通路路现在学习的是第2
2、页,共62页 第一节第一节 概述概述 细胞通讯的概念:一个细胞发出的信息通过细胞通讯的概念:一个细胞发出的信息通过介质介质 传递到另一个细胞产生相应的反应。传递到另一个细胞产生相应的反应。细胞通讯的作用:细胞通讯的作用:多细胞生物的组织发生与形态建成多细胞生物的组织发生与形态建成 协调多细胞生物细胞间的功能协调多细胞生物细胞间的功能 控制细胞的生长和分裂控制细胞的生长和分裂 组织发生与形态建成组织发生与形态建成 一一 细胞通讯(细胞通讯(cell communication)现在学习的是第3页,共62页细胞的信号转导细胞的信号转导-细胞必须接受合适的环境信号才能生存细胞必须接受合适的环境信号才
3、能生存-细胞必须对信号作出适当的反应细胞必须对信号作出适当的反应现在学习的是第4页,共62页1.细胞通讯的方式:细胞通讯的方式:分泌化学信号分泌化学信号 细胞间的直接接触或分子作用细胞间的直接接触或分子作用 (膜表面分子接触通讯膜表面分子接触通讯)动物细胞的间隙连接和植物细胞的胞间连丝动物细胞的间隙连接和植物细胞的胞间连丝现在学习的是第5页,共62页连连接接子子:中中央央为为直直径径1.5nm的的亲亲水水性性孔孔道道,允允 许许 小小 分分 子子 如如 Ca2+、cAMP通过。通过。作作用用:协协同同相相邻邻细细胞胞对对外外界界信信号号的的反反应应,如如可可兴兴奋奋细细胞胞的的电电耦耦联联现现
4、象象(电紧张突触电紧张突触)。细胞间隙连接细胞间隙连接现在学习的是第6页,共62页 膜表面分子膜表面分子 接触通讯接触通讯即即细细胞胞识识别别,如如:精精子子和和卵卵子子之之间间的的识识别,别,T与与B淋巴细胞间的识别。淋巴细胞间的识别。现在学习的是第7页,共62页 化学通讯化学通讯细胞分泌一些化学物质(如激素)至细胞外,细胞分泌一些化学物质(如激素)至细胞外,作为信号分子作用于靶细胞,调节其功能,可分为作为信号分子作用于靶细胞,调节其功能,可分为4类。类。现在学习的是第8页,共62页细胞间分泌化学信号进行通讯的方式细胞间分泌化学信号进行通讯的方式:内分泌(内分泌(endocrine)旁分泌(
5、旁分泌(paracrine)自分泌(自分泌(autocrine)化学突触(化学突触(chemical synapse)现在学习的是第9页,共62页内内分分泌泌:内内分分泌泌激激素素随随血血液液循循环环输输至至全全身身,作作用用于于靶靶细细胞胞。特特点点:低低浓浓度度(10-8-10-12M),全全身身性性,长时效。长时效。旁旁分分泌泌:信信号号分分子子通通过过扩扩散散作作用用于于邻邻近近的的细细胞胞。包包括括:各类细胞因子;各类细胞因子;气体信号分子。气体信号分子。化学突触化学突触:神经递质经突触作用于靶细胞。:神经递质经突触作用于靶细胞。自自分分泌泌:信信号号发发放放细细胞胞和和靶靶细细胞胞
6、为为同同类类或或同同一一细细胞胞,常常见于癌变细胞。见于癌变细胞。细胞间分泌化学信号进行通讯的方式细胞间分泌化学信号进行通讯的方式:现在学习的是第10页,共62页二、细胞的信号分子与受体二、细胞的信号分子与受体 1.1.信号分子(信号分子(signal moleculesignal molecule)亲脂性信号分子亲脂性信号分子:如甲状腺素和甾体激素如甲状腺素和甾体激素 亲水性信号分子亲水性信号分子:如神经递质如神经递质,生长因子生长因子 气体性信号分子气体性信号分子(NO,CO)(NO,CO)现在学习的是第11页,共62页 2.受体受体(Receptor)-能识别和选择性结合某种配体能识别和
7、选择性结合某种配体(信号分子信号分子)的大分子的大分子 -与配体结合后与配体结合后,通过信号转导作用将胞外信号转通过信号转导作用将胞外信号转 换为胞内物理或化学信号并产生特定生物学效应换为胞内物理或化学信号并产生特定生物学效应 -受体多为糖蛋白受体多为糖蛋白 -功能功能:(1)细胞内蛋白质活性或功能改变细胞内蛋白质活性或功能改变 (2)影响细胞内蛋白质的表达影响细胞内蛋白质的表达 -功能结构域功能结构域:(1)结合配体功能域结合配体功能域(2)效应功能域效应功能域 存在部位:存在部位:(1)细胞表面细胞表面 (2)细胞内细胞内 现在学习的是第12页,共62页细胞表面受体(细胞表面受体(Cell
8、 Surface Receptor)介导亲水性信号分子的信息传递,可分为:介导亲水性信号分子的信息传递,可分为:离子通道耦连受体离子通道耦连受体 G蛋白耦连受体蛋白耦连受体 酶连受体酶连受体 第一类存在于可兴奋细胞,后两类存在于大多数细胞。第一类存在于可兴奋细胞,后两类存在于大多数细胞。现在学习的是第13页,共62页离子通道偶联受体离子通道偶联受体 特点:特点:受体受体/离子通道复合体,四次离子通道复合体,四次/六次跨膜蛋白六次跨膜蛋白-受体本身为离子通道,即配体门通道受体本身为离子通道,即配体门通道-跨膜信号转导无需中间步骤跨膜信号转导无需中间步骤主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信
9、主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递号传递有选择性:配体的特异性选择和运输离子的选择性有选择性:配体的特异性选择和运输离子的选择性分为:分为:阳离子通道,如乙酰胆碱受体阳离子通道,如乙酰胆碱受体阴离子通道,如阴离子通道,如氨基丁酸受体氨基丁酸受体现在学习的是第14页,共62页 G蛋白耦联受体蛋白耦联受体7次跨膜蛋白,胞外结构域识别信号分子,胞次跨膜蛋白,胞外结构域识别信号分子,胞内结构域与内结构域与G蛋白耦联,调节相关酶活性,在蛋白耦联,调节相关酶活性,在胞内产生第二信使。胞内产生第二信使。类型:类型:多种神经递质、肽类激素和趋化因多种神经递质、肽类激素和趋化因子受体子受体 味觉
10、、视觉和嗅觉感受器。味觉、视觉和嗅觉感受器。相关信号途径:相关信号途径:cAMP途径、磷脂酰肌醇途径。途径、磷脂酰肌醇途径。现在学习的是第15页,共62页细胞内受体细胞内受体甾体类激素甾体类激素 甲状腺素甲状腺素 气体分子气体分子 的受体的受体现在学习的是第16页,共62页第第一一信信使使:水水溶溶性性信信号号分分子子(如如神神经经递递质质)不不能能穿穿过过靶靶细细胞胞膜膜,只只能能经经膜膜上上的的信信号号转转换换机机制制实实现信号传递,称第一信使。现信号传递,称第一信使。现在学习的是第17页,共62页第二信使(第二信使(second messenger)已经发现的第二信已经发现的第二信使有使
11、有:cAMP,Ca2+,cGMP,IP3,DG等等获获1971年诺贝尔医学与生理学奖年诺贝尔医学与生理学奖现在学习的是第18页,共62页分子开关(分子开关(molecular switches)调节细胞信号的激活调节细胞信号的激活/失活机制的蛋白失活机制的蛋白 细胞内的分子开关蛋白分为两类细胞内的分子开关蛋白分为两类:1.活性由蛋白磷酸化活性由蛋白磷酸化/去磷酸化调节去磷酸化调节 2.活性由结合活性由结合GTP/GDP调节调节 现在学习的是第19页,共62页蛋白激酶蛋白激酶是是一一类类磷磷酸酸转转移移酶酶,将将 ATP 的的 磷磷酸酸基基转转移移到到底底物物特特定定氨氨基基酸酸残残基基上上,使
12、使蛋蛋白白质质磷磷酸酸化化。分分为为5类类,其其中中了了解解较较多多的的是是蛋蛋白白酪酪氨氨酸酸激激酶酶、蛋白丝氨酸蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶。苏氨酸激酶。作用:通过磷酸化调节蛋白质的活性。作用:通过磷酸化调节蛋白质的活性。现在学习的是第20页,共62页三、三、信号转导系统的特性信号转导系统的特性1.信号转导系统的基本组成与信号蛋白信号转导系统的基本组成与信号蛋白 细胞特异性受体识别信号分子细胞特异性受体识别信号分子 信号跨膜转导信号跨膜转导 信号级联放大信号级联放大 细胞应答反应细胞应答反应 受体脱敏或下调受体脱敏或下调,细胞反应终止或降低细胞反应终止或降低 现在学习的是第21页,共62页信号蛋
13、白之间通过蛋白质模式结构域的特异性介导信号蛋白之间通过蛋白质模式结构域的特异性介导2。细胞内信号蛋白的相互作用,。细胞内信号蛋白的相互作用,由蛋白质模式结合域特异性介导由蛋白质模式结合域特异性介导现在学习的是第22页,共62页3.信号转导系统的主要特性信号转导系统的主要特性 特异性特异性 放大作用放大作用 网络化与反馈调节机制网络化与反馈调节机制 整合作用整合作用 现在学习的是第23页,共62页第二节第二节 细胞内受体介导的信号传递细胞内受体介导的信号传递一一细胞内核受体及其对基因表达的调节细胞内核受体及其对基因表达的调节二二 细胞内受体超家族细胞内受体超家族:依赖依赖激素激素激活的基因激活的
14、基因三三调控蛋白调控蛋白.配体配体(通过核孔进入细胞核通过核孔进入细胞核)类固醇激素类固醇激素视黄酸视黄酸维生素维生素D甲状腺素甲状腺素细胞核内受体细胞核内受体:现在学习的是第24页,共62页胞内受体一般有三个结构域:胞内受体一般有三个结构域:C端的激素结合位点端的激素结合位点 中部富含中部富含Cys,具有锌指结构的,具有锌指结构的DNA或或Hsp90 结合位点结合位点 N 端的转录激活结构域端的转录激活结构域 现在学习的是第25页,共62页第三节第三节G G蛋白耦联受体介导的信号转导蛋白耦联受体介导的信号转导现在学习的是第26页,共62页G-蛋白偶联受体蛋白偶联受体(GPCR)配体配体-受体
15、复合物与靶蛋白的作用需要通过与受体复合物与靶蛋白的作用需要通过与G蛋蛋白的藕联白的藕联,在细胞内产生第二信使在细胞内产生第二信使,将胞外信号传递到将胞外信号传递到胞内胞内.现在学习的是第27页,共62页G蛋白偶联受体的信号传递过程包括蛋白偶联受体的信号传递过程包括(1)配体与受体结合配体与受体结合(2)受体活化受体活化G蛋白蛋白(3)G蛋白激活或抑制细胞中的效应分子蛋白激活或抑制细胞中的效应分子(4)效应分子改变细胞内信使的含量与分布效应分子改变细胞内信使的含量与分布(5)细胞内信使作用于相应的靶分子,从而改变细细胞内信使作用于相应的靶分子,从而改变细 胞的代谢过程及基因表达等功能胞的代谢过程
16、及基因表达等功能 现在学习的是第28页,共62页一一 G蛋白耦连受体的结构与激活蛋白耦连受体的结构与激活 G-蛋白蛋白:三聚体的三聚体的GTP结合调节蛋白结合调节蛋白,位于胞浆内位于胞浆内 G-蛋白的组成蛋白的组成:一般由三个亚基组成一般由三个亚基组成,分别叫分别叫、-和和以异二聚体存在以异二聚体存在 -亚基具有亚基具有GTPase活性活性 -分子量分子量:80-100KD亚基具有三个功能位点:亚基具有三个功能位点:结合结合GTP 水解鸟苷三磷酸水解鸟苷三磷酸(GTPase)ADP-核糖化位点核糖化位点 现在学习的是第29页,共62页G蛋白的种类蛋白的种类已发现人类已发现人类G蛋白的蛋白的亚基
17、编码基因亚基编码基因27种种,亚基基因亚基基因5种、种、亚基基因亚基基因13种种.根据对效应酶根据对效应酶AC(腺苷酸环化酶)的作用差异分为(腺苷酸环化酶)的作用差异分为Gs型型G蛋白:蛋白:Gi型型G蛋白:蛋白:另外有另外有Gt,Gg,Go,Gq相应的受体分为:相应的受体分为:Rs,Ri现在学习的是第30页,共62页二二 G蛋白耦连受体所介导的细胞信号通路蛋白耦连受体所介导的细胞信号通路主要包括主要包括:1.激活离子通道的激活离子通道的G蛋白耦联受体介导的信号通路蛋白耦联受体介导的信号通路2.以以cAMP为第二信使的信号通路为第二信使的信号通路3.激活磷脂酶、以激活磷脂酶、以IP3和和DAG
18、为为双信使双信使的磷脂酰肌醇信号通的磷脂酰肌醇信号通路路现在学习的是第31页,共62页G蛋白的效应分子主要有蛋白的效应分子主要有 -腺苷酸环化酶(腺苷酸环化酶(AC)-磷脂酶磷脂酶C(PLC)-某些离子通道(某些离子通道(K+,Ca+通道通道)-磷酸二酯酶磷酸二酯酶(光受体光受体-视紫红视紫红 质通过质通过G蛋白介导的效应器蛋白介导的效应器)The membrane-bound machinery for transducing signals by means of a seven-helix transmembrane receptor and a heterotrimeric G pro
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