最新06細胞通訊與信號傳遞PPT文檔

1、 基本概念基本概念 胞內(nèi)受體介導的信號傳遞胞內(nèi)受體介導的信號傳遞 膜表面受體介導的信號傳遞膜表面受體介導的信號傳遞 細胞信號傳遞的基本特征細胞信號傳遞的基本特征 蛋白激酶的網(wǎng)絡整合信息蛋白激酶的網(wǎng)絡整合信息主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、幾個容易混淆的概念一、幾個容易混淆的概念 細胞通訊細胞通訊（cell communicationcell communication）：細胞發(fā)出的）：細胞發(fā)出的信息通過介質傳遞到另一個細胞產(chǎn)生相應反應的信息通過介質傳遞到另一個細胞產(chǎn)生相應反應的過程。過程。信號發(fā)放信號發(fā)放（cell signaling):cell signaling):細胞釋放信號分子，細胞釋放信號分子

2、，將信息傳遞到其他細胞的過程。將信息傳遞到其他細胞的過程。信號轉導信號轉導（signal transductionsignal transduction）：）： 指信號指信號 作用于細胞表面受體，引起胞內(nèi)信使的濃度變化，作用于細胞表面受體，引起胞內(nèi)信使的濃度變化，進而導致細胞應答反應的一系列過程。進而導致細胞應答反應的一系列過程。信號通路 1 細胞信號分子細胞信號分子(signal molecule)1) 脂溶性脂溶性 ： 可直接穿膜進入靶細胞。可直接穿膜進入靶細胞。2) 水溶性水溶性 ： 不能穿過靶細胞膜，只能不能穿過靶細胞膜，只能經(jīng)膜上的信號轉換機制實現(xiàn)信號傳遞。經(jīng)膜上的信號轉換機制實現(xiàn)信

3、號傳遞。3)3)氣體分子氣體分子（nono、coco）種類：短肽、蛋白質、氨基酸、核苷酸、種類：短肽、蛋白質、氨基酸、核苷酸、脂類、膽固醇衍生物。脂類、膽固醇衍生物。 2 2 受體受體(receptor)(receptor)能夠識別和選擇性結合某種配體（信號能夠識別和選擇性結合某種配體（信號分子）的大分子物質，多為糖分子）的大分子物質，多為糖蛋白蛋白. . 兩個兩個功能區(qū)功能區(qū)域：配體結合和產(chǎn)生效應域：配體結合和產(chǎn)生效應. .受體的受體的特征特征：特異性；特異性；飽和性；飽和性；高度的親和力。高度的親和力。 1)1)細胞內(nèi)受體細胞內(nèi)受體（intracellular receptorintrac

4、ellular receptor）2)2)細胞表面受體細胞表面受體（cell surface receptorcell surface receptor）二、細胞信號傳導的主要類型二、細胞信號傳導的主要類型細胞間隙連接細胞間隙連接膜表面分子接觸通訊膜表面分子接觸通訊化學通訊化學通訊1.1.細胞間隙連接細胞間隙連接 兩個相鄰的細胞以兩個相鄰的細胞以連接子連接子相聯(lián)，相聯(lián)， 允許允許小分子物質小分子物質如如caca2+2+、campcamp通過，通過，有利于相鄰細胞對外界信號的協(xié)同有利于相鄰細胞對外界信號的協(xié)同反應。反應。2.2.膜表面分子接觸通訊膜表面分子接觸通訊是指細胞間通過是指細胞間通過表面

5、受體表面受體與與配體配體選擇性選擇性地相互作用，最終產(chǎn)生細胞應答的過程。地相互作用，最終產(chǎn)生細胞應答的過程。 3.3.化學通訊化學通訊 指細胞分泌一些化學物質指細胞分泌一些化學物質( (如激素如激素) )至細至細胞外，作為信號分子作用于靶細胞。胞外，作為信號分子作用于靶細胞。1 1）內(nèi)分泌（）內(nèi)分泌（endocrineendocrine）：內(nèi)分泌激素隨）：內(nèi)分泌激素隨血液循環(huán)輸至全身，作用于靶細胞。血液循環(huán)輸至全身，作用于靶細胞。 2 2）自分泌（）自分泌（autocrineautocrine）：信號發(fā)放細）：信號發(fā)放細胞和靶細胞為同類或同一細胞，常見于胞和靶細胞為同類或同一細胞，常見于癌變細

6、胞。癌變細胞。3 3）旁分泌（）旁分泌（paracrineparacrine）：信號分子通過擴）：信號分子通過擴散作用于鄰近的細胞。如：表皮生長因子；散作用于鄰近的細胞。如：表皮生長因子； 氣體信號分子。氣體信號分子。4 4）突觸信號發(fā)放：神經(jīng)遞質經(jīng)突觸作用于特）突觸信號發(fā)放：神經(jīng)遞質經(jīng)突觸作用于特定的靶細胞。定的靶細胞。三、胞內(nèi)受體介導的信號傳遞三、胞內(nèi)受體介導的信號傳遞 胞內(nèi)受體實質是激胞內(nèi)受體實質是激素激活的基因素激活的基因調調控蛋白控蛋白。 有三個結構域：有三個結構域： nono的作用的作用nono可以直接跨膜進入平滑肌細胞，并將鳥甘可以直接跨膜進入平滑肌細胞，并將鳥甘酸環(huán)化酶激活，催

7、化酸環(huán)化酶激活，催化gtpgtp水解生成水解生成cgmpcgmp，cgmpcgmp是第二信使可引起肌細胞松弛和血管壁舒張是第二信使可引起肌細胞松弛和血管壁舒張三、膜表面受體介導的信號傳遞三、膜表面受體介導的信號傳遞 主要有三類：主要有三類：離子通道型離子通道型受體；存在于可興奮細受體；存在于可興奮細胞。胞。g g蛋白耦聯(lián)型蛋白耦聯(lián)型受體受體 酶耦聯(lián)酶耦聯(lián)受體受體 ( (一）離子通道型受體介導的信號傳遞一）離子通道型受體介導的信號傳遞 即配體門通道即配體門通道 主要存在于神經(jīng)、肌肉等可主要存在于神經(jīng)、肌肉等可興奮細胞興奮細胞， 信號分子為信號分子為神經(jīng)遞質神經(jīng)遞質。分為：分為：陽離子陽離子通道通

8、道: na: na+ +,k,k+ +, ca, ca2+2+陰離子陰離子通道通道:cl:cl- - 當電信號到達神經(jīng)末端，刺激當電信號到達神經(jīng)末端，刺激神經(jīng)遞質神經(jīng)遞質從從膜運輸小泡釋放，釋放出來的神經(jīng)遞質與膜運輸小泡釋放，釋放出來的神經(jīng)遞質與靶細胞受體靶細胞受體結合，觸發(fā)細胞膜離子通道開結合，觸發(fā)細胞膜離子通道開放，離子流入靶細胞，引起細胞反應。放，離子流入靶細胞，引起細胞反應。1.g1.g蛋白耦聯(lián)型受體蛋白耦聯(lián)型受體：7 7次次跨膜蛋白?？缒さ鞍住０饨Y構域胞外結構域識別信號分子，識別信號分子，胞內(nèi)結構域胞內(nèi)結構域與與g g蛋白耦聯(lián)，蛋白耦聯(lián)，調節(jié)相關酶活性。調節(jié)相關酶活性。 （二）（二

9、） g g蛋白耦聯(lián)型受體介導的信號轉導蛋白耦聯(lián)型受體介導的信號轉導 位置位置：質膜胞質側：質膜胞質側 結構結構：三亞基，三亞基， 二聚體錨定于膜上，二聚體錨定于膜上，起穩(wěn)定起穩(wěn)定亞基的作用，而亞基的作用，而亞基本身具有亞基本身具有gtpgtp酶活酶活性性 作用作用：相當于分子開關，：相當于分子開關， 亞基結合亞基結合gdpgdp處于關閉處于關閉狀態(tài)，結合狀態(tài)，結合gtpgtp處于開啟處于開啟狀態(tài)。狀態(tài)。2.g2.g蛋白蛋白：三聚體：三聚體gtpgtp結合調節(jié)蛋白結合調節(jié)蛋白(trimeric gtp-binding regulatory protein) 3.分子開關分子開關(molecula

10、r switches)(molecular switches)通過通過磷酸化磷酸化（蛋白激酶）和（蛋白激酶）和去磷酸化去磷酸化（磷酸酶）而開啟和關閉。（磷酸酶）而開啟和關閉。由由gtpgtp結合蛋白組成結合蛋白組成. .結合結合gtpgtp開啟，開啟，gdpgdp關閉。關閉。 4. 4.轉導信號類型：轉導信號類型：多種神經(jīng)遞質神經(jīng)遞質、肽類激素肽類激素和趨化因子趨化因子的受體，味覺味覺、視覺視覺和嗅覺嗅覺感受器。 相關信號途徑相關信號途徑：campcamp途徑途徑、磷脂酰肌磷脂酰肌醇途徑醇途徑。5.camp5.camp信號轉導途徑信號轉導途徑通過調節(jié)通過調節(jié)campcamp的濃度，將細胞外信號

11、轉的濃度，將細胞外信號轉變?yōu)榧毎麅?nèi)信號。變?yōu)榧毎麅?nèi)信號。1 1）主要組分：）主要組分： 受體（受體（rsrs）或）或 （riri）；）； 調節(jié)蛋白（調節(jié)蛋白（gsgs）或）或 （gigi）；）； 腺苷酸環(huán)腺苷酸環(huán)化酶化酶： 催化催化atpatp生成生成campcamp。adenylate cyclase由細胞表面受體將細胞外的信號轉化成細胞內(nèi)由細胞表面受體將細胞外的信號轉化成細胞內(nèi)信號信號主要有：主要有：campcamp、cgmpcgmp、ip3ip3、dgdg、ca2ca2+ +。作用作用：信號轉換、信號放大。信號轉換、信號放大。第二信使第二信使（secondary messenger）第一

12、信使第一信使（primary messengerprimary messenger）：細胞外的信號）：細胞外的信號 蛋白激酶蛋白激酶a a（pkapka）：）： campcamp與調節(jié)亞基與調節(jié)亞基結合，釋放出催化亞基，激活蛋白激酶結合，釋放出催化亞基，激活蛋白激酶a a的活性。的活性。 2)camp 2)camp信號轉導途徑信號轉導途徑激素激素gg蛋白偶聯(lián)受蛋白偶聯(lián)受體體gg蛋白蛋白腺苷酸環(huán)腺苷酸環(huán)化酶化酶campcampcampcamp依依賴的蛋白激酶賴的蛋白激酶aa調控調控蛋白蛋白pkapka在骨骼肌細胞中的糖原代謝調控在骨骼肌細胞中的糖原代謝調控pkapka在細胞核中調節(jié)基在細胞核中調

13、節(jié)基因表達因表達cre: cyclic amp response elementcreb: cre-binding proteincbp: creb-binding proteincre 環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶 ：降解降解campcamp生成生成5-amp5-amp，起終止信號的作用。起終止信號的作用。degredation of camp3)camp 3)camp 信號的終止信號的終止 campcamp濃度的控制濃度的控制-gi-gi調節(jié)模型調節(jié)模型 胞外信號分子與細胞表面胞外信號分子與細胞表面g g蛋白耦聯(lián)受體結蛋白耦聯(lián)受體結合，激活質膜上的磷脂酶合，激活質膜上的磷脂酶c c

14、（plc-plc-），使），使質膜上質膜上 pippip2 2 水解成水解成 ipip3 3 和和 dag dag 。ipip3 3開啟胞內(nèi)開啟胞內(nèi)ipip3 3門控鈣通道，門控鈣通道，caca2+2+濃度升濃度升高，激活鈣調蛋白。高，激活鈣調蛋白。caca2 +2 +濃度升高時，濃度升高時，dgdg激活激活蛋白激酶蛋白激酶c c（pkcpkc）6.磷脂酰肌醇途徑磷脂酰肌醇途徑磷脂酰肌醇信號轉導途徑磷脂酰肌醇信號轉導途徑ip3ip3、dagdag、caca2+2+途徑途徑mimicked byionomycin 反應的終止反應的終止: ip3 ip2 ip3 ip4 ca2+ is pumpe

15、d outside the cell蛋白激酶蛋白激酶c c位于細胞質，位于細胞質，ca2+ca2+濃度升高時，被濃度升高時，被dgdg活化活化進而使不同類型的細胞中的不同底物蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化，最終激活相關基因的轉錄caca2 +2 +被質膜上的鈣泵和被質膜上的鈣泵和nana+ +- ca- ca2+2+交換器抽出細胞，交換器抽出細胞，或被內(nèi)質網(wǎng)膜上的鈣泵抽或被內(nèi)質網(wǎng)膜上的鈣泵抽回內(nèi)質網(wǎng)。回內(nèi)質網(wǎng)。 （三）酶耦聯(lián)型受體介導的信號轉導（三）酶耦聯(lián)型受體介導的信號轉導 與酶連接的細胞表面受體，與酶連接的細胞表面受體， 目前已知的都是目前已知的都是跨膜蛋白跨膜蛋白，當胞，當胞外配體與受體

16、結合即激活受體胞外配體與受體結合即激活受體胞內(nèi)段的酶活性。內(nèi)段的酶活性。酶偶聯(lián)型受體的酶偶聯(lián)型受體的特點特點：單次跨膜蛋白；單次跨膜蛋白；接受配體后發(fā)生二接受配體后發(fā)生二聚化，起動下游信聚化，起動下游信號轉導。號轉導。至少包括至少包括5 5類類：受體酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶受體絲氨酸受體絲氨酸/ /蘇氨酸激酶蘇氨酸激酶受體酪氨酸磷酸酯酶受體酪氨酸磷酸酯酶受體鳥苷酸環(huán)化酶（受體鳥苷酸環(huán)化酶（pkgpkg）酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體（一）受體酪氨酸激酶（一）受體酪氨酸激酶1 1、受體酪氨酸激酶受體酪氨酸激酶（rtksrtks） ：為單為單次跨膜蛋白，配次跨膜蛋白，配體（如體（

17、如egfegf）與受）與受體結合。導致二體結合。導致二聚化，二聚體內(nèi)聚化，二聚體內(nèi)彼此相互磷酸化彼此相互磷酸化胞內(nèi)段酪氨酸殘胞內(nèi)段酪氨酸殘基?；eceptor tyrosine kinases 受體酪氨酸激酶介導的信號途徑主受體酪氨酸激酶介導的信號途徑主要有要有rasras途徑、途徑、pi3kpi3k途徑、磷脂酰肌醇途徑、磷脂酰肌醇途徑等。途徑等。 rtk結合信號分子，形成二聚體，并發(fā)生自磷酸化，活化結合信號分子，形成二聚體，并發(fā)生自磷酸化，活化的的rptk激活激活ras，ras引起蛋白激酶的磷酸化級聯(lián)反應，引起蛋白激酶的磷酸化級聯(lián)反應，最終激活有絲分裂原活化蛋白激酶（最終激活有絲分裂原活

18、化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，mapk），活化的），活化的mapk進入細胞核，可進入細胞核，可使許多底物蛋白的絲氨酸使許多底物蛋白的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化，如將蘇氨酸殘基磷酸化，如將elk-1激活，促進激活，促進c-fos，c-jun的表達。的表達。 3、ras信號途徑信號途徑rtk-ras pathwayrtkrtk結合信號分結合信號分子，形成二聚體，子，形成二聚體，并發(fā)生自磷酸化。并發(fā)生自磷酸化?；罨幕罨膔tkrtk可結可結合多種細胞溶質合多種細胞溶質中帶有中帶有sh2sh2結構結構域域的結合蛋白或的結合蛋白或信號蛋白信號蛋白rasras引起蛋白激酶的磷酸