細(xì)胞信息傳遞概論匯編

1、 對(duì)于多細(xì)胞生物來(lái)說(shuō)，為了協(xié)調(diào)和配合各 組織細(xì)胞之間得功能活動(dòng)，需要對(duì)各組織細(xì)胞 得物質(zhì)代謝或生理活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。細(xì)胞信息的 傳遞是由許多不同的信息物質(zhì)所組成的信息傳 遞鏈來(lái)完成的 細(xì)胞信息傳遞方式細(xì)胞信息傳遞方式 通過(guò)相鄰細(xì)胞的直接接觸通過(guò)相鄰細(xì)胞的直接接觸 通過(guò)細(xì)胞分泌各種化學(xué)物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)其他細(xì)通過(guò)細(xì)胞分泌各種化學(xué)物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)其他細(xì) 胞的代謝和功能胞的代謝和功能 具有調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)稱為具有調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)稱為信息物質(zhì)信息物質(zhì) Paracrines and Autocrines Hormones(endocrine) Neurohormone 第第 一一 節(jié)節(jié) 信信 息息 物

2、物 質(zhì)質(zhì) Signal Molecules 定義定義 細(xì)胞間信息物質(zhì)細(xì)胞間信息物質(zhì)( (extracellular signal molecules) 凡是由細(xì)胞分泌的、能夠調(diào)節(jié)特定的靶細(xì)胞生凡是由細(xì)胞分泌的、能夠調(diào)節(jié)特定的靶細(xì)胞生 理活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)都稱為細(xì)胞間信息物質(zhì)，或第一理活動(dòng)的化學(xué)物質(zhì)都稱為細(xì)胞間信息物質(zhì)，或第一 信使。信使。 。 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) * * 蛋白質(zhì)和肽類（如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、胰蛋白質(zhì)和肽類（如生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、胰 島素等）島素等） * * 氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲狀腺素、氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲狀腺素、 腎上腺素等）腎上腺素等） * * 類固醇激素（如糖

3、皮質(zhì)激素、性激素等）類固醇激素（如糖皮質(zhì)激素、性激素等） * * 脂酸衍生物（如前列腺素）脂酸衍生物（如前列腺素） * * 氣體（如一氧化氮、一氧化碳）等氣體（如一氧化氮、一氧化碳）等 （一）神經(jīng)遞質(zhì)（一）神經(jīng)遞質(zhì) 又稱突觸分泌信號(hào)又稱突觸分泌信號(hào)( (synaptic signal) ) 特點(diǎn)特點(diǎn) 由神經(jīng)元細(xì)胞分泌，通過(guò)突觸間隙到由神經(jīng)元細(xì)胞分泌，通過(guò)突觸間隙到 達(dá)下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，作用時(shí)間較短。達(dá)下一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞，作用時(shí)間較短。 例如：例如： 乙酰膽堿、去甲腎上腺素等乙酰膽堿、去甲腎上腺素等 分分 類類 （二）（二） 內(nèi)分泌激素內(nèi)分泌激素 又稱內(nèi)分泌信號(hào)又稱內(nèi)分泌信號(hào)( (endocrine

4、signal) ) 特點(diǎn)特點(diǎn) 由特殊分化的內(nèi)分泌細(xì)胞分泌，通由特殊分化的內(nèi)分泌細(xì)胞分泌，通 過(guò)血液循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞，大多數(shù)作過(guò)血液循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞，大多數(shù)作 用時(shí)間較長(zhǎng)。用時(shí)間較長(zhǎng)。 例如例如 胰島素、甲狀腺素、腎上腺素等胰島素、甲狀腺素、腎上腺素等 按內(nèi)分泌激素的化學(xué)組成分為按內(nèi)分泌激素的化學(xué)組成分為 含氮激素含氮激素 腎上腺素、甲狀腺、腎上腺素、甲狀腺、 促甲狀腺激素促甲狀腺激素 、胰、胰 高血糖素、胰島素、生長(zhǎng)激素等高血糖素、胰島素、生長(zhǎng)激素等 類固醇激素類固醇激素 性激素、皮質(zhì)醇、醛固酮等性激素、皮質(zhì)醇、醛固酮等 按激素受體的分布部位按激素受體的分布部位 ： 胞內(nèi)受體激素胞內(nèi)受體激素: :

5、 甲狀腺素、類固醇激素甲狀腺素、類固醇激素 胞膜受體激素胞膜受體激素: : 除甲狀腺素外其他的含氮激素除甲狀腺素外其他的含氮激素 （三）局部化學(xué)介質(zhì)（三）局部化學(xué)介質(zhì) 又稱又稱旁分泌信號(hào)旁分泌信號(hào)(paracrine signal 特點(diǎn)特點(diǎn) 由體內(nèi)某些普通細(xì)胞分泌，不進(jìn)入血循由體內(nèi)某些普通細(xì)胞分泌，不進(jìn)入血循 環(huán)，通過(guò)擴(kuò)散作用到達(dá)附近的靶細(xì)胞，環(huán)，通過(guò)擴(kuò)散作用到達(dá)附近的靶細(xì)胞， 一般作用時(shí)間較短。一般作用時(shí)間較短。 例如例如 生長(zhǎng)因子、前列腺素等。生長(zhǎng)因子、前列腺素等。 （四）氣體信號(hào)（四）氣體信號(hào) 例如例如 NO合酶（合酶（NOS）通過(guò)氧化）通過(guò)氧化L-精氨酸的胍基精氨酸的胍基 而產(chǎn)生而產(chǎn)生

6、NO 其他其他 有些細(xì)胞間信息物質(zhì)能對(duì)同種細(xì)胞或有些細(xì)胞間信息物質(zhì)能對(duì)同種細(xì)胞或 分泌細(xì)胞自身起調(diào)節(jié)作用，稱為分泌細(xì)胞自身起調(diào)節(jié)作用，稱為自分泌信自分泌信 號(hào)號(hào)(autocrine signal) 有些細(xì)胞間信息物質(zhì)可在不同的個(gè)有些細(xì)胞間信息物質(zhì)可在不同的個(gè) 體間傳遞信息，如昆蟲(chóng)的性激素。體間傳遞信息，如昆蟲(chóng)的性激素。 二、細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)二、細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì) 細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)信息物質(zhì)(intracellular signal molecules)(intracellular signal molecules) 第一信號(hào)物質(zhì)經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)刺激細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的傳第一信號(hào)物質(zhì)經(jīng)轉(zhuǎn)導(dǎo)刺激細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的傳 遞細(xì)胞調(diào)

7、控信號(hào)的化學(xué)物質(zhì)。遞細(xì)胞調(diào)控信號(hào)的化學(xué)物質(zhì)。 環(huán)核苷酸類：如環(huán)核苷酸類：如cAMP和和cGMP； 脂類衍生物：如甘油二脂（脂類衍生物：如甘油二脂（DAG），）， 1,4,5-三三 磷酸肌醇（磷酸肌醇（IP3）；神經(jīng)酰胺，花）；神經(jīng)酰胺，花 生四烯酸。生四烯酸。 無(wú)機(jī)物：如無(wú)機(jī)物：如Ca2+、NO。 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì) 第三信使第三信使 負(fù)責(zé)細(xì)胞核內(nèi)外信息傳遞的物質(zhì)，又稱負(fù)責(zé)細(xì)胞核內(nèi)外信息傳遞的物質(zhì)，又稱 為為DNA結(jié)合蛋白，是一類可與靶基因特異序結(jié)合蛋白，是一類可與靶基因特異序 列結(jié)合的核蛋白，能調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄。如立早列結(jié)合的核蛋白，能調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄。如立早 基因基因(immediate-ear

8、ly gene)的編碼蛋白質(zhì)的編碼蛋白質(zhì) 。 在細(xì)胞內(nèi)傳遞信息的小分子物質(zhì)，如：在細(xì)胞內(nèi)傳遞信息的小分子物質(zhì)，如： Ca2+、DAG、IP3、Cer、cAMP、cGMP、花、花 生四烯酸及其代謝產(chǎn)物等。生四烯酸及其代謝產(chǎn)物等。 第二信使第二信使 Receptor 能與受體呈特異性結(jié)合的生物活性分子能與受體呈特異性結(jié)合的生物活性分子 則稱則稱 配體配體(ligand)。 受體的定義受體的定義 是細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能特別識(shí)別生物活是細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)能特別識(shí)別生物活 性分子并與之結(jié)合的成分，它能把識(shí)別和接性分子并與之結(jié)合的成分，它能把識(shí)別和接 受的信號(hào)正確無(wú)誤地放大并傳遞到細(xì)胞內(nèi)部，受的信號(hào)正確無(wú)誤地

9、放大并傳遞到細(xì)胞內(nèi)部， 進(jìn)而引起生物學(xué)效應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)，個(gè)別是進(jìn)而引起生物學(xué)效應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)，個(gè)別是 糖脂。糖脂。 根據(jù)細(xì)胞定位根據(jù)細(xì)胞定位 一、受體的分類、一般結(jié)構(gòu)與功能一、受體的分類、一般結(jié)構(gòu)與功能 存在于存在于細(xì)胞質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)膜上的受體，絕大部分是鑲上的受體，絕大部分是鑲 嵌糖蛋白。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換信號(hào)的方式又分嵌糖蛋白。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換信號(hào)的方式又分 為三大類：為三大類：離子通道受體離子通道受體，G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體和和 單跨膜受體單跨膜受體。 （一）膜受體（一）膜受體(membrane receptor) 1. 環(huán)狀受體環(huán)狀受體 配體依賴性離子通道配體依賴性離子通道 乙酰膽堿受體

10、乙酰膽堿受體 2. G 蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體(G-protein coupled receptors, GPCRs) 又稱七個(gè)跨膜又稱七個(gè)跨膜 螺旋受體螺旋受體/ /蛇型受體蛇型受體 (serpentine receptor) G蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)蛋白偶聯(lián)受體的結(jié)構(gòu) 矩型代表矩型代表 -螺旋，螺旋， N端被糖基化，端被糖基化，C端的半胱氨酸被棕櫚?；６说陌腚装彼岜蛔貦磅；?受體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)受體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) * * 受體的受體的N N端可端可有不同的有不同的糖基化。糖基化。 * * 受體內(nèi)有一些高度保守的半胱氨酸殘基，受體內(nèi)有一些高度保守的半胱氨酸殘基， 對(duì)維持受體的結(jié)構(gòu)起到關(guān)鍵作用。對(duì)維持

11、受體的結(jié)構(gòu)起到關(guān)鍵作用。 * * 胞內(nèi)的第二和第三個(gè)環(huán)能與胞內(nèi)的第二和第三個(gè)環(huán)能與G-G-蛋白相偶聯(lián)蛋白相偶聯(lián) 。 * C-末端的高度保守的末端的高度保守的Cys殘基在腎上腺素殘基在腎上腺素 能能受體、腎上腺素能受體、腎上腺素能受體和視紫質(zhì)受體中受體和視紫質(zhì)受體中 可被棕櫚?；煞€(wěn)定受體胞內(nèi)部分的三級(jí)可被棕櫚?；煞€(wěn)定受體胞內(nèi)部分的三級(jí) 結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 * 受體的受體的C-末端和胞內(nèi)第三環(huán)含有多個(gè)末端和胞內(nèi)第三環(huán)含有多個(gè)Thr和和 Ser殘基可被磷酸化，與抑制蛋白殘基可被磷酸化，與抑制蛋白-視紫視紫 紅質(zhì)抑制蛋白（紅質(zhì)抑制蛋白（arrestin）結(jié)合）結(jié)合 ，使受體不，使受體不 能再活化能再

12、活化G蛋白而失活。蛋白而失活。 G G蛋白蛋白(guanylate binding protein) 是一類和是一類和GTPGTP或或GDPGDP相結(jié)合、位于細(xì)胞膜相結(jié)合、位于細(xì)胞膜 胞漿面的外周蛋白，由胞漿面的外周蛋白，由 、 、 三個(gè)亞基組成。三個(gè)亞基組成。 有兩種構(gòu)象：有兩種構(gòu)象：非活化型非活化型；活化型活化型 兩種兩種G蛋白的活性型和非活性型的互變蛋白的活性型和非活性型的互變 R H A C GDP GTP 腺苷酸環(huán)化酶腺苷酸環(huán)化酶 A C ATP cAMP 信息傳遞過(guò)程中的蛋白信息傳遞過(guò)程中的蛋白 s s s s 激活腺苷酸環(huán)化酶 激活腺苷酸環(huán)化酶 i i i i抑制腺苷酸環(huán)化酶抑制

13、腺苷酸環(huán)化酶 p p p p 激活磷脂酰肌醇的特異磷脂酶激活磷脂酰肌醇的特異磷脂酶 o o* * o o 大腦中主要的蛋白 大腦中主要的蛋白, ,可調(diào)節(jié)離子通道可調(diào)節(jié)離子通道 T T * * * * 激活視覺(jué)激活視覺(jué) 蛋白的類型蛋白的類型 亞基亞基功功能能 s s s s 激活腺苷酸環(huán)化酶 激活腺苷酸環(huán)化酶 i i i i抑制腺苷酸環(huán)化酶抑制腺苷酸環(huán)化酶 p p p p 激活磷脂酰肌醇的特異磷脂酶激活磷脂酰肌醇的特異磷脂酶 o o* * o o 大腦中主要的蛋白 大腦中主要的蛋白, ,可調(diào)節(jié)離子通道可調(diào)節(jié)離子通道 T T * * * * 激活視覺(jué)激活視覺(jué) 蛋白的類型蛋白的類型 亞基亞基功功能能

14、 * *o o表示另一種表示另一種(other)(other)T T：傳導(dǎo)素：傳導(dǎo)素 (transductin) 此類受體的信息傳遞可歸納為此類受體的信息傳遞可歸納為 激素激素 受體受體 蛋白蛋白酶酶 第二信使第二信使 蛋白激酶蛋白激酶 酶或其他功能蛋白酶或其他功能蛋白 生物學(xué)效應(yīng)生物學(xué)效應(yīng) 3. 單個(gè)跨膜單個(gè)跨膜 螺旋受體螺旋受體 含含TPK結(jié)構(gòu)域的受體結(jié)構(gòu)域的受體 EGF:表皮生長(zhǎng)因子表皮生長(zhǎng)因子 IGF-1:胰島素樣生長(zhǎng)因子胰島素樣生長(zhǎng)因子 PDGF:血小板衍生生長(zhǎng)因子血小板衍生生長(zhǎng)因子 FGF:成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子 與配體結(jié)合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，如胰與配體結(jié)合后具

15、有酪氨酸蛋白激酶活性，如胰 島素受體島素受體 insulin growth factor receptor, IGF-R 表皮生長(zhǎng)因子受體表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor, EGF-R)。 與配體結(jié)合后，可與酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)而與配體結(jié)合后，可與酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)而 表現(xiàn)出酶活性，如生長(zhǎng)激素受體、干擾素受體。表現(xiàn)出酶活性，如生長(zhǎng)激素受體、干擾素受體。 非酪氨酸蛋白激酶受體型非酪氨酸蛋白激酶受體型 酪氨酸蛋白激酶受體型（催化型受體）酪氨酸蛋白激酶受體型（催化型受體） 自身磷酸化自身磷酸化(autophosphorylation) 當(dāng)配體與單跨膜螺

16、旋受體結(jié)合后，催化型當(dāng)配體與單跨膜螺旋受體結(jié)合后，催化型 受體受體( (catalytic receptor) )大多數(shù)發(fā)生二聚化，二大多數(shù)發(fā)生二聚化，二 聚體的酪氨酸蛋白激酶聚體的酪氨酸蛋白激酶( (tyrosine protein kinase, TPK) )被激活，彼此使對(duì)方的某些酪氨酸殘基磷被激活，彼此使對(duì)方的某些酪氨酸殘基磷 酸化，這一過(guò)程稱為自身磷酸化。酸化，這一過(guò)程稱為自身磷酸化。 該型受體與細(xì)胞的增殖、分化、分裂及癌變有關(guān)該型受體與細(xì)胞的增殖、分化、分裂及癌變有關(guān) * 受體跨膜區(qū)由受體跨膜區(qū)由2226個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成一個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成一 個(gè)個(gè)-螺旋，高度疏水。螺旋，高度疏水。

17、* 胞外區(qū)為配體結(jié)合部位。胞外區(qū)為配體結(jié)合部位。 * 胞內(nèi)區(qū)為酪氨酸蛋白激酶功能區(qū)（又稱胞內(nèi)區(qū)為酪氨酸蛋白激酶功能區(qū)（又稱SH1, Scr homology 1 domain，與，與Src的酪氨酸蛋的酪氨酸蛋 白激酶區(qū)同源）白激酶區(qū)同源） 位于位于C末端，包括末端，包括ATP結(jié)合結(jié)合 和底物結(jié)合兩個(gè)功能區(qū)。和底物結(jié)合兩個(gè)功能區(qū)。 受體結(jié)構(gòu)受體結(jié)構(gòu) * * 該受體的下游常含有該受體的下游常含有 SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 能與酪氨酸殘基磷酸化的多肽鏈結(jié)合能與酪氨酸殘基磷酸化的多肽鏈結(jié)合 SH3結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 能與富含脯氨酸的肽段結(jié)合能與富含脯氨酸的肽段結(jié)合 PH結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(pleckstrin homo

18、logy domain) 識(shí)別具有磷酸化的絲氨酸和蘇氨酸的短識(shí)別具有磷酸化的絲氨酸和蘇氨酸的短 肽，并能與肽，并能與G蛋白的蛋白的復(fù)合物結(jié)合復(fù)合物結(jié)合 ,還能還能 與帶電的磷脂結(jié)合與帶電的磷脂結(jié)合 受體的結(jié)構(gòu)受體的結(jié)構(gòu) （二）胞內(nèi)受體（二）胞內(nèi)受體(intracellular receptor) 位于位于細(xì)胞漿和細(xì)胞核細(xì)胞漿和細(xì)胞核中的受體，全部為中的受體，全部為 DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白。 高度可變區(qū)高度可變區(qū) 位于位于N端，具有轉(zhuǎn)錄活性端，具有轉(zhuǎn)錄活性 DNA結(jié)合區(qū)結(jié)合區(qū) 含有鋅指結(jié)構(gòu)含有鋅指結(jié)構(gòu) 激素結(jié)合區(qū)激素結(jié)合區(qū) 位于位于C端，結(jié)合激素、熱休克蛋端，結(jié)合激素、熱休克蛋 白，使受體二聚化

19、，激活轉(zhuǎn)錄白，使受體二聚化，激活轉(zhuǎn)錄 鉸鏈區(qū)鉸鏈區(qū) 核受體結(jié)構(gòu)示意圖核受體結(jié)構(gòu)示意圖 相關(guān)配體相關(guān)配體 類固醇激素、甲狀腺素和維甲酸等類固醇激素、甲狀腺素和維甲酸等 功功 能能 多為反式作用因子，當(dāng)與相應(yīng)配體結(jié)合多為反式作用因子，當(dāng)與相應(yīng)配體結(jié)合 后，能與后，能與DNA的順式作用元件結(jié)合，調(diào)節(jié)基的順式作用元件結(jié)合，調(diào)節(jié)基 因轉(zhuǎn)錄。因轉(zhuǎn)錄。 高度專一性高度專一性 高度親和力高度親和力 可飽和性可飽和性 特定的作用模式特定的作用模式 配體濃度配體濃度 受體飽和度（）受體飽和度（） 配體受體結(jié)合曲線配體受體結(jié)合曲線 v 磷酸化與脫磷酸化作用磷酸化與脫磷酸化作用 v 膜磷脂的代謝的影響膜磷脂的代謝的影

20、響 v 酶促水解作用酶促水解作用 v 蛋白的調(diào)節(jié)蛋白的調(diào)節(jié) 第第 三三 節(jié)節(jié) 信息的傳遞途徑信息的傳遞途徑 Signal Transduction Pathway 一、膜受體介導(dǎo)的信息傳遞一、膜受體介導(dǎo)的信息傳遞 cAMP- 蛋白激酶途徑蛋白激酶途徑 Ca2+- 依賴性蛋白激酶途徑依賴性蛋白激酶途徑 cGMP- 蛋白激酶途徑蛋白激酶途徑 酪氨酸蛋白激酶途徑酪氨酸蛋白激酶途徑 核因子核因子 途徑途徑 TGF-途徑途徑 （一）（一）cAMP - 蛋白激酶途徑蛋白激酶途徑 組成組成 胞外信息分子，受體，胞外信息分子，受體，G G蛋白，蛋白，腺苷酸環(huán)腺苷酸環(huán) 化酶化酶 (adenylate cycla

21、se，AC)， cAMP，蛋白蛋白 激酶激酶 A A(protein kinase A，PKA) 1. cAMP 的合成與分解的合成與分解 PPi ATP AC Mg2+ cAMP5 -AMP 磷酸二酯酶磷酸二酯酶 H2O Mg2+ N O CH2O OHO N N N NH2 PO OH cAMP N O CH2O OHOH N N N NH2 P O OH OP O OH OP O OH OH ATP AC PPi N O CH2O OHOH N N N NH2 P O OH OH AMP PDE H2O 磷酸二酯酶磷酸二酯酶 (phosphodiesterase, PDE) 腺苷酸環(huán)化酶

22、腺苷酸環(huán)化酶 (adenylate cyclase,AC) 2cAMP的作用機(jī)理的作用機(jī)理 PKA的激活的激活 R 調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基 C 催化亞基催化亞基 R R （cAMP-dependent protein kinase，PKA） R： 調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基 C： 催化亞基催化亞基 cAMP 3PKA的作用的作用 對(duì)代謝的調(diào)節(jié)作用對(duì)代謝的調(diào)節(jié)作用 通過(guò)對(duì)效應(yīng)蛋白的磷酸化作用，實(shí)現(xiàn)其調(diào)通過(guò)對(duì)效應(yīng)蛋白的磷酸化作用，實(shí)現(xiàn)其調(diào) 節(jié)功能。節(jié)功能。 磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶 磷酸化酶激酶磷酸化酶激酶 ATP 磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶磷酸化酶 ATP PPi 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸

23、酶 H2O PPi PKA 抑制物抑制物a 抑制物抑制物b ATP 磷蛋白磷酸酶磷蛋白磷酸酶 PPi 腎上腺素對(duì)糖腎上腺素對(duì)糖 原代謝的影響原代謝的影響 腎上腺素腎上腺素 受體受體 腎上腺素腎上腺素 受體復(fù)合物受體復(fù)合物 激活激活蛋白蛋白 激活激活A(yù)C ATPcAMP PKA 受受cAMP調(diào)控的基因中，在其轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)有一調(diào)控的基因中，在其轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)有一 共同的共同的DNA序列序列(TGACGTCA)，稱為，稱為cAMP應(yīng)答元應(yīng)答元 件件(cAMP response element , CRE)。 可與可與cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白應(yīng)答元件結(jié)合蛋白 (cAMP response element b

24、ound protein,CREB)相互作用而調(diào)節(jié)此基相互作用而調(diào)節(jié)此基 因的轉(zhuǎn)錄。因的轉(zhuǎn)錄。 (2) 對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)作用對(duì)基因表達(dá)的調(diào)節(jié)作用 GsAC ATPcAMP C C R R C C 蛋蛋 白白 磷磷 酸酸 化化 R R 2cAMP 2cAMP CREBN Pi Pi Pi 轉(zhuǎn)錄活化域轉(zhuǎn)錄活化域DNA結(jié)合域結(jié)合域 細(xì)胞膜細(xì)胞膜 核核 膜膜 結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 細(xì)細(xì) 胞胞 核核 Pi Pi Pi Pi DNA 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) PKA 對(duì)底物蛋白的磷酸化作用對(duì)底物蛋白的磷酸化作用 組蛋白組蛋白失去對(duì)轉(zhuǎn)錄失去對(duì)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄，促進(jìn) 的阻遏作用的阻遏作用蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成 核蛋白體蛋

25、白核蛋白體蛋白 加速翻譯加速翻譯促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成 細(xì)胞膜蛋白細(xì)胞膜蛋白膜蛋白構(gòu)象及膜蛋白構(gòu)象及改變膜對(duì)水及離子改變膜對(duì)水及離子 功能改變功能改變通道的通透性通道的通透性 微管蛋白微管蛋白構(gòu)象和功能改變構(gòu)象和功能改變 影響細(xì)胞分泌影響細(xì)胞分泌 心肌肌原蛋白心肌肌原蛋白 易與易與CaCa2+ 2+結(jié)合 結(jié)合加強(qiáng)心肌收縮加強(qiáng)心肌收縮 底物蛋白底物蛋白磷酸化的后果磷酸化的后果生理意義生理意義 組蛋白組蛋白失去對(duì)轉(zhuǎn)錄失去對(duì)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄，促進(jìn) 的阻遏作用的阻遏作用蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)的合成 核蛋白體蛋白核蛋白體蛋白 加速翻譯加速翻譯促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成 細(xì)胞膜蛋白細(xì)胞膜蛋白

26、膜蛋白構(gòu)象及膜蛋白構(gòu)象及改變膜對(duì)水及離子改變膜對(duì)水及離子 功能改變功能改變通道的通透性通道的通透性 微管蛋白微管蛋白構(gòu)象和功能改變構(gòu)象和功能改變 影響細(xì)胞分泌影響細(xì)胞分泌 心肌肌原蛋白心肌肌原蛋白 易與易與CaCa2+ 2+結(jié)合 結(jié)合加強(qiáng)心肌收縮加強(qiáng)心肌收縮 底物蛋白底物蛋白磷酸化的后果磷酸化的后果生理意義生理意義 1. Ca2+ 磷脂依賴性蛋白激酶途徑磷脂依賴性蛋白激酶途徑 組成組成 胞外信息分子，胞外信息分子，G蛋白蛋白 蛋白激酶蛋白激酶C(protein kinase C, PKC) 磷脂酶磷脂酶C(phospholipase C, PLC) 甘油二脂甘油二脂(diacylglycero

27、l, DAG) 三磷酸肌醇三磷酸肌醇( inositol 1, 4, 5 triphosphate, IP3 ) (1) DAG，IP3的生物合成和功能的生物合成和功能 PIP2 PLC DAG + IP 除除PLC能特異性地水解能特異性地水解PIP2生成生成DAG 外，還可通過(guò)下面途徑生成外，還可通過(guò)下面途徑生成DAG 。 磷脂酰膽堿磷脂酰膽堿(PC) 磷脂酸磷脂酸(PA)+膽堿膽堿 DAG 磷脂酶磷脂酶D (PLD) DAG，IP3的的 功功 能能 DAG：在磷脂酰絲氨酸和：在磷脂酰絲氨酸和Ca2+協(xié)同下激協(xié)同下激 活活PKC IP3 ：與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和肌漿網(wǎng)上的受體結(jié)合，促：與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和肌漿網(wǎng)上

28、的受體結(jié)合，促 使細(xì)胞內(nèi)使細(xì)胞內(nèi) Ca2+釋放釋放 調(diào)節(jié)基因表達(dá)調(diào)節(jié)基因表達(dá) PKC 對(duì)基因的活化分為對(duì)基因的活化分為早期反應(yīng)早期反應(yīng)和和晚期反應(yīng)晚期反應(yīng)。 * PKC的生理功能的生理功能 調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)代謝 活化的活化的PKC引起一系列靶蛋白的絲引起一系列靶蛋白的絲 、蘇氨酸、蘇氨酸 殘基磷酸化。殘基磷酸化。 靶蛋白包括：靶蛋白包括： 質(zhì)膜受體、膜蛋白和多種酶。質(zhì)膜受體、膜蛋白和多種酶。 PKC 對(duì)基因的早期活化和晚期活化對(duì)基因的早期活化和晚期活化 受體、受體、G蛋白、蛋白、PLC、IP3、Ca2+、鈣、鈣 調(diào)蛋白、調(diào)蛋白、CaM激酶激酶 ( Ca2+ CaM激酶途徑激酶途徑 ) 鈣調(diào)蛋白鈣調(diào)

29、蛋白(calmodulin , CaM) 有四個(gè)有四個(gè)Ca2+結(jié)合位點(diǎn)。與結(jié)合位點(diǎn)。與Ca2+一起激活一起激活 CaM激酶，磷酸化多種功能蛋白質(zhì)（絲、蘇激酶，磷酸化多種功能蛋白質(zhì)（絲、蘇 氨基酸殘基）。氨基酸殘基）。 組成組成 （三）（三）cGMP-蛋白激酶蛋白激酶G途徑途徑 受體，鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶受體，鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶(guanylate cyclase, GC)， cGMP, 蛋白激酶蛋白激酶G (protein kinase G，PKG) 組成組成 cGMP的合成和降解的合成和降解 GTP G Mg2+ PPi cGMP 磷酸二酯酶磷酸二酯酶 H2O Ca2+ 或或 Mg2+ 5 - GMP 使

30、有關(guān)蛋白或酶類的使有關(guān)蛋白或酶類的絲、蘇氨酸絲、蘇氨酸殘基磷酸化殘基磷酸化 PKG的功能的功能 NOGC PKG 蛋白質(zhì)磷酸化蛋白質(zhì)磷酸化 GC G蛋白蛋白 GTPcGMP 激素激素 R 胞胞 膜膜 * 生理效應(yīng)：如心鈉素、生理效應(yīng)：如心鈉素、NO舒張血管平滑肌。舒張血管平滑肌。 (tyrosine protein kinase, TPK) 酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶 分分 類類 受體型受體型TPK（位于細(xì)胞質(zhì)膜上）（位于細(xì)胞質(zhì)膜上） 如胰島素受體、生長(zhǎng)因子受體及原癌如胰島素受體、生長(zhǎng)因子受體及原癌 基因（基因（erb-B、 kit、fins等）編碼的受體等）編碼的受體 非受體型非受體型TP

31、K（位于胞漿）（位于胞漿） 如底物酶如底物酶JAK和原癌基因（和原癌基因（src、yes、 ber-abl等）編碼的等）編碼的TPK 1. 受體型受體型TPK-Ras-MAPK途徑途徑 GRB2 (growth factor receptor bound protein 2） SH2 域域 (src homology 2 domain) 細(xì)胞內(nèi)某些連接物蛋白共有的氨基酸序列，細(xì)胞內(nèi)某些連接物蛋白共有的氨基酸序列， 與原癌基因與原癌基因src編碼的酪氨酸蛋白激酶區(qū)同源，編碼的酪氨酸蛋白激酶區(qū)同源， 該區(qū)域能識(shí)別磷酸化的酪氨酸殘基并與之結(jié)合該區(qū)域能識(shí)別磷酸化的酪氨酸殘基并與之結(jié)合。 組成：催化性受

32、體，組成：催化性受體，GRB2, SOS, Ras蛋白蛋白, Raf蛋白，蛋白，MAPK系統(tǒng)系統(tǒng) SH2SH3 SOS (son of sevenless) 富含脯氨酸，可與富含脯氨酸，可與SH3結(jié)合，促使結(jié)合，促使Ras的的GDP 換成換成GTP。 Ras蛋白蛋白：原癌基因產(chǎn)物，類似與：原癌基因產(chǎn)物，類似與G蛋白的蛋白的G 亞基亞基 Raf蛋白蛋白：具有絲蘇氨酸蛋白激酶活性具有絲蘇氨酸蛋白激酶活性 MAPK系統(tǒng)系統(tǒng) (mitogen-activated protein kinase) 包括包括MAPK、MAPK激酶（激酶（MAPKK）、）、 MAPKK激酶（激酶（MAPKKK），是一組酶兼底

33、物），是一組酶兼底物 的蛋白分子。的蛋白分子。 細(xì)胞外信號(hào)細(xì)胞外信號(hào) EGF、PDGF等等 具具PTK活性的受體活性的受體 GRB2 P SOS P Ras-GTP PRaf 調(diào)節(jié)其他蛋白活性調(diào)節(jié)其他蛋白活性 MAPKK MAPK P P P 細(xì)細(xì) 胞胞 核核 反式作用因子反式作用因子 調(diào)控基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá) 細(xì)細(xì) 胞胞 膜膜二聚化二聚化 2. JAKs-STAT途徑途徑 * 非催化性受體非催化性受體 * JAKs (janus kinases) * 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激動(dòng)子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激動(dòng)子 (signal transductors and activators of transcription ，STAT) 組成組成 干擾素誘導(dǎo)干擾素誘導(dǎo)JAK、STAT復(fù)合體復(fù)合體 核內(nèi)轉(zhuǎn)移及調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄