高級(jí)生化(細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo))

1、 高級(jí)生化高級(jí)生化 前前 言言q q 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在生化研究中的地位細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在生化研究中的地位 第一章第一章 細(xì)胞間的信息傳遞（細(xì)胞間通訊）細(xì)胞間的信息傳遞（細(xì)胞間通訊）第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞外信號(hào)分子細(xì)胞外信號(hào)分子 一一. 激激 素素 激素由內(nèi)分泌細(xì)胞分泌的，肽類，蛋白類，糖蛋白及一些小分子生物活性物質(zhì)。 激素是內(nèi)分泌系統(tǒng)的信號(hào)分子。根據(jù)物理性質(zhì)不同，可分為水溶性激素和脂溶性激素兩大類。 激素被分泌后，經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)靶細(xì)胞，通過(guò)膜受體或胞內(nèi)受體對(duì)細(xì)胞活動(dòng)發(fā)揮作用。 二二. 神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽組成分類神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)肽組成分類 三三. 生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子的分類

2、生長(zhǎng)因子的分類四四. 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 五五. 細(xì)胞因子細(xì)胞因子 （一）白細(xì)胞介素（一）白細(xì)胞介素 （二）腫瘤壞死因子（二）腫瘤壞死因子 （三）（三）. 干擾素干擾素 （四）（四）. 化學(xué)趨化因子化學(xué)趨化因子化學(xué)趨化因子的分型化學(xué)趨化因子的分型（四個(gè)亞家族）（四個(gè)亞家族） （五）（五）. 集落刺激因子集落刺激因子 集落刺激因子的分類集落刺激因子的分類六六. 膜結(jié)合型胞外化學(xué)信號(hào)分子膜結(jié)合型胞外化學(xué)信號(hào)分子 參與胚胎發(fā)育的膜結(jié)合信號(hào)分子參與胚胎發(fā)育的膜結(jié)合信號(hào)分子膜結(jié)合型細(xì)胞因子膜結(jié)合型細(xì)胞因子白細(xì)胞分化抗原類膜結(jié)合信號(hào)分子白細(xì)胞分化抗原類膜結(jié)合信號(hào)分子常見的常見的CD型膜結(jié)合信號(hào)分子型

3、膜結(jié)合信號(hào)分子 細(xì)胞表面黏附分子類胞外信號(hào)分子細(xì)胞表面黏附分子類胞外信號(hào)分子七七. 細(xì)胞外基質(zhì)類信號(hào)分子細(xì)胞外基質(zhì)類信號(hào)分子細(xì)胞外基質(zhì)分子分類細(xì)胞外基質(zhì)分子分類 第二節(jié)第二節(jié). 細(xì)胞間通訊的類型細(xì)胞間通訊的類型 一一. 直接聯(lián)系型細(xì)胞間通訊直接聯(lián)系型細(xì)胞間通訊間隙聯(lián)接的結(jié)構(gòu)間隙聯(lián)接的結(jié)構(gòu)直接聯(lián)系的生理作用直接聯(lián)系的生理作用二二. 直接接觸型細(xì)胞間通訊直接接觸型細(xì)胞間通訊配體受體受體受受體受體效應(yīng)細(xì)胞靶細(xì)胞直接接觸通訊的生理意義直接接觸通訊的生理意義三三. 間接聯(lián)系通訊間接聯(lián)系通訊 （一）（一） 內(nèi)分泌途徑內(nèi)分泌途徑 （二）（二） 神經(jīng)傳遞途徑神經(jīng)傳遞途徑 （三）（三） 旁分泌和自分泌途徑旁分泌

4、和自分泌途徑 第二章第二章 胞外信號(hào)的跨膜轉(zhuǎn)換胞外信號(hào)的跨膜轉(zhuǎn)換 胞外信號(hào)的跨膜轉(zhuǎn)換是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的重要環(huán)節(jié)。各種胞外信號(hào)到達(dá)靶細(xì)胞后，必須通過(guò)特定的機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)榘麅?nèi)信號(hào)，才能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。 甾體激素和氣體分子可直接穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)入胞內(nèi)，與胞內(nèi)受體結(jié)合調(diào)節(jié)細(xì)胞活動(dòng)。 大多數(shù)水溶性激素，生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子不能透過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜，必須經(jīng)膜上的信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榘麅?nèi)信號(hào)，才能發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，產(chǎn)生生理作用。 質(zhì)膜信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)由質(zhì)膜受體，G蛋白，酶及一些起連接作用的接頭蛋白組成。不同的信息分子跨膜轉(zhuǎn)化機(jī)制不同。第一節(jié)第一節(jié) 質(zhì)膜受體質(zhì)膜受體膜受體（receptor, R）是位于細(xì)胞質(zhì)膜表面能接受并轉(zhuǎn)導(dǎo)外界信號(hào)

5、刺激產(chǎn)生特定細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)的蛋白質(zhì)或糖蛋白。與受體結(jié)合的各種胞外信號(hào)分子稱配體（ligand, L）。 二二. 質(zhì)膜受體的分類質(zhì)膜受體的分類 根據(jù)受體結(jié)構(gòu)和信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制不同，質(zhì)膜體可分為離子通道受體，G蛋白偶 連的受體，催化性受體，酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)受體和接頭蛋白偶聯(lián)性受體等。 GPI錨定蛋白類受體 其它類型受體 Wnt 受體 Notch 受體第二節(jié)第二節(jié) 膜受體信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制膜受體信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制離子通道性受體存在于神經(jīng)，肌肉，腺體及各種組織細(xì)胞膜上.參與細(xì)胞內(nèi)外的離子交換，維持膜內(nèi)外離子濃度差，在膜靜息電位維持，神經(jīng)沖動(dòng)的傳遞，肌肉收縮，腺體分泌及電解質(zhì)平衡，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定等方面發(fā)揮重要作用。根

6、據(jù)通道開，關(guān)調(diào)控機(jī)制不同分為配體門控通道（LGCs），信號(hào)門控通道（SGCs）及電壓門控通道（VGCs）三種類型。1. 配體門控通道受體配體門控通道受體 此類通道受體的特點(diǎn)是由多個(gè)亞基組成的，除含有配體結(jié)合部位外，本身就是離子通道. 離子通道的開放，閉合直接受配體的調(diào)控，配體與通道胞外部分直接結(jié)合. 此類通道受體有-氨基丁酸受體，谷氨酸天冬氨酸受體，乙酰膽堿受體，5-羥色胺受體等。2. 電壓門控通道性受體電壓門控通道性受體 電壓門控通道性受體胞外區(qū)沒有配體結(jié)合部位。其通道的開放受膜電位調(diào)控。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是單個(gè)大分子多肽，每個(gè)分子含有四個(gè)同源重復(fù)序列。每個(gè)同源序列單位含6個(gè)跨膜片段。如電壓門控Na

7、+通道和電壓門控Ca2+通道。也可以由四個(gè)相同亞基組成，每個(gè)亞基含6個(gè)跨膜片段。3. 信號(hào)門控通道受體（信號(hào)門控通道受體（SGCs） 信號(hào)門控通道也稱第二信使門控通道（second-messenger-orperated chanals, SMOCs）。此類受體胞內(nèi)區(qū)含有與胞內(nèi)信息分子結(jié)合區(qū)域。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)信息分子 （cGMP，cGMP）水平增高時(shí)，信息分子與受體胞內(nèi)部分結(jié)合，調(diào)節(jié)離子通道放。電壓門控電壓門控Na+通道和通道和Ca2+通道通道 電壓門控電壓門控K+通道通道信號(hào)門控離子通道受體信號(hào)門控離子通道受體二二. G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體 G蛋白偶聯(lián)受體主要參與各種激素，化學(xué)趨化因子的信息跨

8、膜轉(zhuǎn)換過(guò)程。 目前已發(fā)現(xiàn)有數(shù)百種化學(xué)信號(hào)分子由G蛋白偶聯(lián)受體來(lái)傳遞信號(hào)。 各種胞外信號(hào)分子作用于受體后，受體的化學(xué)信號(hào)由G蛋白進(jìn)一步向胞內(nèi)傳遞。G蛋白通過(guò)激活或抑制質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的能產(chǎn)生第二信使的酶或離子通道產(chǎn)生第二信使，將胞外信號(hào) 轉(zhuǎn)變?yōu)榘麅?nèi)信號(hào)。1. 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) G蛋白偶聯(lián)受體為7次跨膜蛋白（圖2-），其N端位于胞內(nèi)側(cè)，跨膜部分為疏水的螺旋，形成四個(gè)胞外環(huán)（E1E4）和四個(gè)胞內(nèi)環(huán)（C1C4）。 胞外環(huán)是與胞外信號(hào)分子結(jié)合部位，胞內(nèi)環(huán)C3和C4是受體與G蛋白的偶聯(lián)部位。 受體受G蛋白受體激酶（GRKs）的調(diào)節(jié)。NCG蛋白偶聯(lián)型受體的結(jié)構(gòu)蛋白偶聯(lián)型受體的結(jié)構(gòu)質(zhì)膜質(zhì)膜胞外區(qū)

9、胞外區(qū)胞內(nèi)區(qū)胞內(nèi)區(qū)G G蛋白結(jié)合部位蛋白結(jié)合部位1 232. G蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) G蛋白即鳥苷酸結(jié)合蛋白，與受體偶聯(lián)的G蛋白屬于異源三聚體，屬膜外周蛋白。G蛋白分子量約100KD，由， 和 三個(gè)亞基組成。 G 亞基：分子量在3646KD之間，與細(xì)胞內(nèi)其它小分子G蛋白（分子量21KD左右）有同源性，N端甘氨酸殘基豆蔻?；ㄊ耐樗幔?，并以此使 G亞基與質(zhì)膜結(jié)合。含有GDP/GTP結(jié)合位點(diǎn)，和GTP水解酶催化位點(diǎn)。 G亞基：分子量36KD，G亞基約78KD，G和G亞基N端半胱氨酸殘基常脂酰化（法尼基化或異戊二烯化），將G固定于質(zhì)膜內(nèi)側(cè)。異源三聚體異源三聚體G蛋白蛋白質(zhì)膜質(zhì)膜胞內(nèi)側(cè)胞內(nèi)側(cè)

10、胞外側(cè)胞外側(cè)G蛋白偶聯(lián)型受體的結(jié)構(gòu)蛋白偶聯(lián)型受體的結(jié)構(gòu)GPCR3. G蛋白的分類蛋白的分類 異三聚體G蛋白主要根據(jù) G亞基分類。 目前約發(fā)現(xiàn)20余種G亞基，此外還發(fā)現(xiàn)6種亞基和12種 亞基，不同亞基組合形成的三聚體G蛋白可達(dá)上千種。 根據(jù)G亞基結(jié)構(gòu)和功能以及對(duì)細(xì)菌毒素的酶感性不同可將三聚體G蛋白分為四個(gè)大類。4. G蛋白活性的調(diào)節(jié)蛋白活性的調(diào)節(jié) 異三聚體G蛋白有有活性和非活性兩種形式。 非活性形式為GDP結(jié)合形式，是，和亞基結(jié)合形成的三聚體?；钚孕问綖镚TP結(jié)合形式。 G蛋白與活化的受體脫離，分為G亞基和G亞基，分別向下游傳遞信息。 此外，G蛋白還受一些細(xì)菌毒素和鳥苷酸類似物的調(diào)節(jié)。G蛋白的活

11、化機(jī)制蛋白的活化機(jī)制GDPGTPLLGTPACGTP活性型活性型G蛋白蛋白非活性型非活性型G蛋白蛋白LGDPACGDP/GTP交換交換活化活化失活失活PiGPCRGPCRGPCRAC5. G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制 最初研究認(rèn)為，受體與配體結(jié)合使G蛋白活化，形成與GTP結(jié)合的活性G亞基（ G -GTP），進(jìn)一步向下傳遞信息，由G -GTP來(lái)完成。而G 亞基無(wú)信息傳遞作用，只是將 G 亞基固定于受體的作用，這種作用模式稱 G 調(diào)節(jié)模式。 后來(lái)又發(fā)現(xiàn)，游離的G亞基也可激活一些效應(yīng)酶，一些是單獨(dú)作用，一些是與G 亞基的協(xié)同作用。這種調(diào)節(jié)方式稱 G調(diào)節(jié)模式或 G, G雙調(diào)節(jié)模式

12、。 近年來(lái)研究又發(fā)現(xiàn)一些G蛋白偶聯(lián)的7跨膜受體可直接與細(xì)胞內(nèi)一些信息分子相互作用，激活胞內(nèi)特定的信號(hào)通路，為非G蛋白依賴性調(diào)節(jié)模式。（1） G蛋白依賴性調(diào)節(jié)模式蛋白依賴性調(diào)節(jié)模式(3) G蛋白非依賴性調(diào)節(jié)模式蛋白非依賴性調(diào)節(jié)模式三三. 催化性受體信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制催化性受體信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制 催化性受體（catalycic receptors）是一大類具有酶活性的受體。為跨膜蛋白，由胞外區(qū)，跨膜區(qū)和胞內(nèi)區(qū)三部分組成。 胞外區(qū)是受體與配體結(jié)合的部位，胞內(nèi)區(qū)具有酶的催化活性?？缒^(qū)為疏水肽段，作用是連接胞外區(qū)和胞內(nèi)區(qū)。 根據(jù)酶的催化性質(zhì)不同，可將催化性受體分為受體酪氨酸蛋白激酶，受體絲/蘇氨酸蛋白激酶

13、，受體蛋白酪氨酸磷酸酶和受體鳥苷酸環(huán)化酶等。（一）受體酪氨酸蛋白激酶（一）受體酪氨酸蛋白激酶 受體酪氨酸蛋白激酶（receptor tyrosine protein kinase, RPTK）的配體是各種生長(zhǎng)因子。除胰島素受體外均為單跨膜蛋白。 其胞外部分是與生長(zhǎng)因子結(jié)合部位，胞內(nèi)部分具有酪氨酸蛋白激酶活性。 根據(jù)結(jié)構(gòu)和配體不同分為十幾個(gè)亞家族。1. 受體酪氨酸蛋白激酶分類受體酪氨酸蛋白激酶分類 表皮生長(zhǎng)因子受體家族（EGFP） 肝細(xì)胞因子受體家族（HGFR） 神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體家族（NGFR） 成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體家族（FGFR） 血小板衍生的生長(zhǎng)因子受體家族（PDGFR） RPTK 血管內(nèi)

14、皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體家族（VEGFR） 胰島素和類胰島素樣生長(zhǎng)因子受體家（OGFR） 盤狀結(jié)構(gòu)域受體家族（DDR） UPO受體家族 Eph受體家族 血管生成素受體家族 Ret，Boss富含半胱氨富含半胱氨酸結(jié)構(gòu)區(qū)酸結(jié)構(gòu)區(qū)免疫球蛋白免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域樣結(jié)構(gòu)域酪氨酸激酶活性區(qū)酪氨酸激酶活性區(qū)不同類型受體型酪氨酸蛋白激酶的結(jié)構(gòu)不同類型受體型酪氨酸蛋白激酶的結(jié)構(gòu)EGFRVEGFRPDGFRFGFR插入序列插入序列IGFRINSR胞內(nèi)側(cè)胞內(nèi)側(cè)胞外側(cè)胞外側(cè)質(zhì)膜質(zhì)膜受體酪氨酸蛋白激酶亞類結(jié)構(gòu)示意圖受體酪氨酸蛋白激酶亞類結(jié)構(gòu)示意圖RPTK介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制 受體與配體結(jié)合，受體形成二聚

15、體。 相互之間自身磷酸化，C末端酪氨酸殘基磷酸化使胞內(nèi)區(qū)酪氨酸蛋白激酶活化。 使效應(yīng)蛋白酪氨酸殘基磷酸化，產(chǎn)生生理效應(yīng)。 C末端磷酸化的酪氨酸殘基可與細(xì)胞內(nèi)含有SH2結(jié)構(gòu)的信息分子結(jié)合，激活其它信號(hào)通路。（RPTK介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制示意圖）介導(dǎo)的跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制示意圖）受體型酪氨酸蛋白激酶介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制受體型酪氨酸蛋白激酶介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制1234567Receptor ExpressionLigand BindingHetero/homo-dimerizationTK activation & tyrosine phosphorylationSignal transductionRe

16、ceptor internalizationDegradation or reexpressionPPPPPPPPPPPPRasRafMEK 1/2MAPK/ERKGrb2SosJAKSTAT1STAT3P13KAKT（二）受體絲氨酸（二）受體絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶蘇氨酸蛋白激酶 受體絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（Receptor S/T protein kinase, RSTPK）的配體是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子超家族，又稱TGF受體家族. 有20多個(gè)成員，TGF受體分型和型兩種。配體必須同時(shí)結(jié)合兩型受體才能使受體活化，TGF家族的每一個(gè)成員都有相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)受體。TGFR的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) I型， 型均為單

17、跨膜受體，配體須與兩型受體結(jié)合。 I型受體胞外區(qū)短，不能與配體結(jié)合，胞內(nèi)區(qū)有GS結(jié)構(gòu)域。（TTSGSSGLP序列）其中的T和S可被 型受體的絲氨酸/蘇氨酸激酶磷酸化，使型受體胞內(nèi)絲氨酸激酶激活，負(fù)責(zé)向胞內(nèi)傳遞信息。TGF受體結(jié)構(gòu)示意圖受體結(jié)構(gòu)示意圖4. TGFR介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)換機(jī)制 配體與型受體結(jié)合.型受體變構(gòu)，與I 型受體結(jié)合，形成 I型和型受體復(fù)合體。 型受體的絲氨酸/蘇氨酸激酶催化I型受體GS結(jié)構(gòu)域S/T磷酸化，活化I型受體的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，后者磷酸化轉(zhuǎn)錄因子smad，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。（三）受體蛋白酪氨酸磷酸酶（三）受體蛋白酪氨酸磷酸酶 受體蛋白酪氨酸磷酸酶

18、（RPTP）的配體多為白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞表面抗原及黏附分子，其配體大多不明。 RPTP均為單跨膜蛋白，胞內(nèi)區(qū)具有蛋白酪氨酸磷酸酶催化結(jié)構(gòu)域，主要參與細(xì)胞間識(shí)別，粘連，淋巴細(xì)胞活化等。1. 受體蛋白酪氨酸磷酸酶的分類受體蛋白酪氨酸磷酸酶的分類 根據(jù)受體胞外結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可將RPTP分為以下幾類。 CD45 白細(xì)胞共同抗原相關(guān)受體 （leukocyte common antigen-related receptor, LAR） RPTP 雙特異性白細(xì)胞共同抗原相關(guān)受體 （dual spicificity LAR） 雙特異性蛋白酪氨酸磷酸酶 （dual spicificity tyrosine pho

19、sphotase, DPTP） HPTP和HPTP（四）受體鳥苷酸環(huán)化酶（四）受體鳥苷酸環(huán)化酶 受體型鳥苷酸環(huán)化酶（RGC）分三個(gè)亞型RGC-A，RGC-B和RGC。 RGCA和RGCB分布于腦細(xì)胞質(zhì)膜，配體為心鈉素/鈉尿激肽（ANP/AP）。作用是利尿，排鈉降血壓. RGC分布于腸黏膜和精細(xì)胞質(zhì)膜，配體是大腸桿菌腸毒素（enterotoxin），配體與受體結(jié)合導(dǎo)致腹瀉，提高精子活動(dòng)力。受體鳥苷酸環(huán)化酶結(jié)構(gòu)及信號(hào)轉(zhuǎn)化機(jī)制受體鳥苷酸環(huán)化酶結(jié)構(gòu)及信號(hào)轉(zhuǎn)化機(jī)制 為跨膜蛋白，胞外配體結(jié)合區(qū)，跨膜區(qū)和胞內(nèi)催化區(qū)組成。 受體與配體結(jié)合后可激活胞內(nèi)催化區(qū)，催化GTP生成CGMP，CGMP活化PKG，使效應(yīng)蛋

20、白磷酸化產(chǎn)生生理效應(yīng)，也可直接或間接作用于離子通道改變其通透性。四酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)受體四酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)受體 酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)的受體（PTK-coupled receptors , PTKCR）主要是各種細(xì)胞因子如白介素，造血生長(zhǎng)因子，干擾素，白血病抑制因子（LIF）及抑瘤素（oncostatia M, OSM）的受體，故又稱細(xì)胞因子受體。 此類受體也是單跨膜蛋白（部分是GPI錨定蛋白），其胞外區(qū)含有各種結(jié)構(gòu)域。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是胞內(nèi)區(qū)無(wú)激酶活性的催化區(qū)，受體常由，（或）亞基組成，形成二聚體或三聚體才能被活化。經(jīng)過(guò)JAK-STATs途徑傳遞信號(hào)。(一）酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)受體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一）酪氨酸蛋

21、白激酶偶聯(lián)受體結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)受體分胞內(nèi)區(qū)，胞外區(qū)和跨膜區(qū)。 受體共同特點(diǎn)是胞外區(qū)有4個(gè)保守的半胱氨酸殘基形成兩個(gè)二硫鍵，胞外近膜區(qū)有WSXWS結(jié)構(gòu)，起維持胞外空間結(jié)構(gòu)作用。 胞內(nèi)結(jié)構(gòu)近膜區(qū)有富含脯氨酸的Box結(jié)構(gòu)，是與JAK作用的重要位點(diǎn)。遠(yuǎn)膜區(qū)有可被磷酸化的酪氨酸殘基。（如圖）（二）酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)受體分類（二）酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)受體分類 酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)受體根據(jù)配體及共用亞基分類。 各種細(xì)胞因子受體的亞基均是特異的，決定受體配體特異性。二聚體受體中，亞基是共用的，三聚體受體中，亞基是共用亞基，共用亞基負(fù)責(zé)向胞內(nèi)傳遞信息。 根據(jù)共用亞基不同，可將細(xì)胞因子受體分為以下幾類。1

22、共用共用IL-3受體受體亞基的細(xì)胞因子受體亞基的細(xì)胞因子受體 此類受體包括IL-3，IL-5和GM-CSF受體，亞基為配體結(jié)合亞基，亞基為信號(hào)傳遞亞單位，為二聚體，它們共用130KD的亞基。 亞基與配體親和力低，亞基賦予亞基高親和力。因共用一個(gè)亞基，其作用也相同，均作用于造血細(xì)胞，促使造血干細(xì)胞定向分化。共用共用IL-3R亞基細(xì)胞因子受體模式圖亞基細(xì)胞因子受體模式圖 2共用共用IL-2受體受體亞基的細(xì)胞因子受體亞基的細(xì)胞因子受體 共用IL-2R受體亞基的細(xì)胞因子包括IL-2R，IL-4R，IL-7R，IL-9R，IL-13R和IL-15R等。 此類受體均有相應(yīng)的和亞基。共用亞基為347aa，分

23、子量為75KD的單跨膜蛋白。IL-2R亞基與T細(xì)胞發(fā)育及功能有關(guān)，故上述各種細(xì)胞因子參與T細(xì)胞發(fā)育及功能調(diào)節(jié)。 IL-2R基因異常，導(dǎo)致嚴(yán)重免疫缺陷。共用共用IL-2R亞基受體結(jié)構(gòu)示意圖亞基受體結(jié)構(gòu)示意圖 3共用共用IL-6R亞基（亞基（gp130）的細(xì)胞因子受體的細(xì)胞因子受體 共用gp130的細(xì)胞因子受體有IL-6R,IL-11R,LIFR,OSMR,CNTFR（睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子）等，這類受體的配體都有相似生物學(xué)活性。 除各有一個(gè)高親和力的亞基外，共用130KD糖蛋白。Gp130為信號(hào)傳導(dǎo)亞單位。 共用共用gp130亞基細(xì)胞因子受體結(jié)構(gòu)圖亞基細(xì)胞因子受體結(jié)構(gòu)圖4其它蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)細(xì)胞因子

24、受體其它蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)細(xì)胞因子受體 除上述三種類型的蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)受體外，還有一些細(xì)胞因子受體有自己相應(yīng)的亞基。如IL-1R,IL-8R,IL-10R,IL12R,TPOR,EPOR,IFNR,IFNR, IFNR等。5白細(xì)胞抗原類蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)受體白細(xì)胞抗原類蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)受體 一些白細(xì)胞抗原如CD3,CD4,CD8,CD2,CD28和CD79a/CD79b（Ig/Ig）也屬于蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)的受體，其配體多為膜結(jié)合表面信號(hào)分子。 主要在白細(xì)胞活化過(guò)程中參與信號(hào)傳導(dǎo)。這類受體結(jié)構(gòu)特征是胞內(nèi)區(qū)含有富含酪氨酸殘基的保守區(qū)，又稱免疫受體酪氨酸活化基序（immuno-recepto

25、r tyrosin-based activation motif, ITAM）。 ITAM是受體信號(hào)傳遞的重要結(jié)構(gòu)，當(dāng)受體活化后可與胞漿內(nèi)蛋白酪氨酸激酶結(jié)合。如fyn, lyn, lck和ZAP-70，syk等。 （三）酪氨酸蛋白激酶的分類（三）酪氨酸蛋白激酶的分類 根據(jù)與膜結(jié)合情況不同。可將酪氨酸蛋白激酶分為受體蛋白酪氨酸激酶， 膜結(jié)合的蛋白酪氨酸激酶和胞漿可溶性蛋白激酶三型。 受體型蛋白酪氨酸激酶： 十幾個(gè)亞家族（見催化性受體）蛋白酪氨酸激酶 質(zhì)膜結(jié)合的酪氨酸蛋白激酶： Src, Fyn, Lyn, Lck, Yes, BLk, Fgr Jak, 胞漿可溶性蛋白酪氨酸激酶： Syk, ZA

26、P-70, Fes, Abl, Itk, Btk, Csk, Flk, Bcr, Fer, Fes, Fps等 根據(jù)結(jié)構(gòu)同源性分類 Src家族:Src、Lck、Lyn、Fyn、Yes、 cFgr、 hck、Rak/Frk、Blk、GckBsk Janus家族: Jak1-Jak3、Tyk2非受體酪氨酸激酶 csk家族:csk、ctk/ntk Syk家族: Syk、ZAp-70 c-Abl家族: c-Abl、Bcr、Arg Fer家族: Fer、Fes、Fps Bek家族: Bek/Atk/Bpk/Emb、Tec、Emt 、Bmx、Txk/Rlk、Dsrc28C、 FAK/Pyk、Brk/Sik

27、、Ilk （四）蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制（四）蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)受體信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制 蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)的受體胞內(nèi)區(qū)無(wú)激酶催化區(qū)。 受體活化后信息由酪氨酸激酶向下游傳遞，可以是膜結(jié)合型，也可以是可溶性酪氨酸蛋白激酶。 當(dāng)受體活化后，形成多聚體，由專一的亞基負(fù)責(zé)向胞內(nèi)傳遞信息，一般亞基是配體結(jié)合單位，共用亞基是信息傳遞的單位。共用共用白介素白介素2-亞基信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制亞基信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制五銜接蛋白偶聯(lián)的受體五銜接蛋白偶聯(lián)的受體 銜接蛋白（adaptor）或接頭蛋白、適配體蛋白,銜接蛋白偶聯(lián)的受體為單跨膜受體，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是胞內(nèi)區(qū)沒有激酶催化區(qū)，也沒有與酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)部位。 其受體活化后信號(hào)向下

28、游的傳遞依靠胞內(nèi)一些稱做接蛋白的信息分子來(lái)完成，此類受體以腫瘤壞死因子受體家族為代表。 （一）腫瘤壞死因子受體家族及配體（一）腫瘤壞死因子受體家族及配體 腫瘤壞死因子受體（TNFR）家族已發(fā)現(xiàn)十多個(gè)成員，不同的受體有相應(yīng)的配體?；钚孕问綖槿垠w。各型受體所對(duì)應(yīng)的配體如下： 受 體 配體 . TNF-R1 TNF FAS(Apo-1,CD95) FAS-L(Apo-1L,CD95L) TRUNDD(DcR2) TRAIL(Apo-2L) DR3(Wsl-1,Apo-3, TRAMP,LARD) TWEAK(Apo-3L) DR4 TRAIL(Apo-2L) DR5 TRAIL(Apo-2L) D

29、cR1 TRAIL(Apo-2L) LTR LT（二）腫瘤壞死因子受體結(jié)構(gòu)及信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制（二）腫瘤壞死因子受體結(jié)構(gòu)及信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制 腫瘤壞死因子受體為單跨膜蛋白，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是胞外區(qū)有富含半胱氨酸的假重復(fù)序列，胞內(nèi)區(qū)很短，無(wú)催化活性和與酪氨酸蛋白激酶偶聯(lián)部位。 但有與一些接蛋白接合部位，可通過(guò)接蛋白寡集下游信息分子。主要參與對(duì)細(xì)胞凋亡，增殖，分化的調(diào)控及產(chǎn)生細(xì)胞毒作用。 （三）與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)的銜接結(jié)構(gòu)及其相關(guān)蛋白（三）與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)的銜接結(jié)構(gòu)及其相關(guān)蛋白 銜接蛋白是細(xì)胞內(nèi)參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要信息分子，其作用是在受體與下游信息分子之間起偶聯(lián)作用。 銜接蛋白大多無(wú)催化活性，但含有與受體或下游信息分子之間

30、相互識(shí)別結(jié)合作用的結(jié)構(gòu)域，這些結(jié)構(gòu)稱銜接結(jié)構(gòu)。 目前發(fā)現(xiàn)的與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的銜接結(jié)構(gòu)約30余種。其作用是將各種信息分子募集到細(xì)胞質(zhì)膜附近，使信息分子局部濃度提高，以便于對(duì)細(xì)胞信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。 1. SH2結(jié)構(gòu)及其相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)及其相關(guān)蛋白 SH2結(jié)構(gòu)（Src homology domain2）專門識(shí)別蛋白肽鏈磷酸化的酪氨酸殘基。 SH2結(jié)構(gòu)存在于多種信息分子中，包括接頭蛋白，酪氨酸蛋白激酶，蛋白磷酸酶，小分子G蛋白，GTP交換因子，轉(zhuǎn)錄因子等。 生 長(zhǎng) 因 子 結(jié) 合 蛋 白 ( g r o w t h f a c t o r receptor ,grb) 銜接蛋白 包括grb2,grb7,grb10

31、,grb14. 胰島素受體底物（insulin receptor substrate1, Irs) 有IRS1和IRS2 Sch(src homologue and collegen like protein) 酪氨酸蛋白激酶（TPK），大部分胞內(nèi)TPK均含SH2結(jié)構(gòu)SH2結(jié)構(gòu)信息分子 酪氨酸蛋白磷酸酶（PTP） PLC及PI3K（P85亞基） GTP交換因子 轉(zhuǎn)錄因子（TF）:STAT 2. SH3結(jié)構(gòu)及相關(guān)蛋白結(jié)構(gòu)及相關(guān)蛋白 SH3結(jié)構(gòu)（Src homology domain3），專門識(shí)別肽段中富含脯氨酸的氨基酸殘基序列。 上述各種含有SH2結(jié)構(gòu)的信息分子也大多數(shù)同時(shí)含有SH3結(jié)構(gòu)。 3.

32、 PH結(jié)構(gòu)及相關(guān)分子結(jié)構(gòu)及相關(guān)分子 PH結(jié)構(gòu)（Plecstrin homology, PH, 血小板-白細(xì)胞激酶同源結(jié)構(gòu)），專門識(shí)別多磷酸肌醇磷脂，尤其是3位磷酸化的肌醇磷脂如PI-3-P, PI-3,4-P2, PI-3,5-P2和PI-3,4,5-P3等。 主要作用是將含有PH結(jié)構(gòu)的信息分子固定于細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)側(cè)，含有PH結(jié)構(gòu)的蛋白有百余種，重要的有PLC, Ras, PKB, PDK, PKBK等。4. 死亡結(jié)構(gòu)與相關(guān)分子死亡結(jié)構(gòu)與相關(guān)分子 死亡結(jié)構(gòu)域（death domain, DD）是死亡受體（death receptor, DR）和與DR相結(jié)合的一些銜接蛋白所共有的一種接結(jié)構(gòu)，含有DD

33、結(jié)構(gòu)的各種分子可借助于死亡結(jié)構(gòu)而聚集成簇，從而參與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)。 含DD結(jié)構(gòu)的信息分子有受體。主要是各種腫瘤壞死因子超家族和接蛋白，如腫瘤 壞 死 因 子 受 體 1 死 亡 區(qū) 連 接 蛋 白（TNFR1-associated death domain protein, TRADD），F(xiàn)as死亡區(qū)連接蛋白（Fas-associated death domain protein, FADD），受體相互作用蛋白（receptor interacting protein, RIP）等。5. 14-3-3結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 14-3-3結(jié)構(gòu)專一識(shí)別肽鏈中磷酸化絲氨酸基團(tuán)，14-3-3結(jié)構(gòu)蛋白與一些信息分子如R

34、af磷酸絲氨酸位點(diǎn)結(jié)合可抑制Raf蛋白激酶活性。 六、六、GPI錨定蛋白類受體錨定蛋白類受體 此類受體依靠糖基磷脂酰肌醇錨定于細(xì)胞表面，既沒有跨膜區(qū)。又沒有胞內(nèi)區(qū)。因此，受體與配體結(jié)合后，信號(hào)進(jìn)一步向胞內(nèi)傳遞需一些跨膜蛋白參與。 GPI錨定蛋白類受體主要參于胚胎發(fā)育、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生、免疫細(xì)胞活化等活動(dòng)的調(diào)節(jié)，其配體多為膜結(jié)合型信號(hào)分子。RasTPKLLRRRRR跨膜受體跨膜受體GPI錨定蛋白類受體Ras家族G蛋白Src家族酪氨酸蛋白激酶GPI錨定蛋白類受體介導(dǎo)的細(xì)胞外信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制R含不飽合脂肪酸磷脂含飽合脂肪酸磷脂膽固醇GPI錨 幾種重要的幾種重要的GPI錨定蛋白類受體錨定蛋白類受體 1、神

35、經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞衍生的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因(GDNF）受體GFRa。GFRa GDNF家族有4個(gè)成員，包括GDNF、NTN(neurturin)、PSP(persephin)和ART(arfimin)，其相應(yīng)受體為GFRa1- GFRa4 。 GFRa與配體結(jié)合后作用于受體酪氨酸蛋白激酶Ret,Ret發(fā)生二聚化活化，激活ERK/MAPK和PI3k/Akt信號(hào)途經(jīng)。參于神經(jīng)元生長(zhǎng)、存活、分化、再生和突觸形成。 2、勿動(dòng)蛋白（Nogo）受體NgR。 NgR的配體包括Nogo、MAG（myelin associated glycoprotein)和 Omgp(oligodendrocyte myelin glyco

36、protein)。三者均為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞質(zhì)膜蛋白。 NgR與配體結(jié)合后通過(guò)腫瘤壞死因子受體P75向胞內(nèi)傳遞信息，主要功能是抑制神經(jīng)元再生和軸突形成。 CD14、 CD16、接觸素（F3/F11/contactin）等。七、其它類型的受體七、其它類型的受體 除上述各種經(jīng)典的受體外，近年來(lái)有發(fā)現(xiàn)了一些新的受體，其介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制與前述的受體完全不同。其中包括Notch受體和Wnt蛋白的受體Frizzeled等。SSLSSLL金屬蛋白酶金屬蛋白酶Notch 胞漿裂解片段胞漿裂解片段KuzNotchSu(H)P促進(jìn)轉(zhuǎn)錄促進(jìn)轉(zhuǎn)錄NotchNotchNotch受體介導(dǎo)的信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制受體介導(dǎo)的信

37、號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制DeltaSerrate第三章第三章 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 細(xì)胞外信號(hào)作用于靶細(xì)胞并產(chǎn)生相應(yīng)的生理反應(yīng)過(guò)程是由多種信息分子參與的級(jí)聯(lián)反應(yīng)過(guò)程，其傳遞過(guò)程既包括構(gòu)象信息的傳遞環(huán)節(jié)，又包括酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)環(huán)節(jié)。 一般將胞外信號(hào)產(chǎn)生，作用于靶細(xì)胞并產(chǎn)生生理反應(yīng)的一系列級(jí)聯(lián)反應(yīng)稱做細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑或通路（Cell signaling pathway） 每一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路都由多種信息分子參與，其中包括受體、G蛋白、銜接蛋白，信息酶（產(chǎn)生第二信使）、蛋白激酶、胞內(nèi)信號(hào)分子及轉(zhuǎn)錄因子等。 不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制、復(fù)雜程度不同，參與的信息分子也不同。 第一節(jié)第一節(jié) G蛋白偶聯(lián)

38、受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 G蛋白偶聯(lián)受體是一大類介導(dǎo)胞外化學(xué)信號(hào)分子，包括激素等跨膜轉(zhuǎn)換的質(zhì)膜受體。 此類受體與下游信息分子之間的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)需借助于G蛋白的偶聯(lián)作用。 其偶聯(lián)的下游分子常是能催化產(chǎn)生小分子信息分子的酶，另外，也可作用于離子通道、調(diào)節(jié)離子通道的開放及關(guān)閉。 G蛋白偶聯(lián)的下游分子蛋白偶聯(lián)的下游分子 G蛋白偶聯(lián)激活的下游分子包括腺苷酸環(huán)化酶（AC）、磷脂酶C(PLC)、磷脂酶A2(PLA2)、鳥苷酸環(huán)化酶以及K+Na+Ca+離子通道等。 其效應(yīng)亞基多是亞基，也可是亞基，或者二者協(xié)同作用的結(jié)果。PPATPcAMPPIP2DGIP3PLCACPKAPKCP活化活

39、化ERKCaMCa2+SRCN端GsGiGq腺苷酸環(huán)化酶磷脂酶CG蛋白偶聯(lián)受體活化的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途經(jīng)cGMP-PDEGDPGTParrestin-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)一一. 環(huán)化腺苷酸依賴的蛋白激酶信號(hào)通路環(huán)化腺苷酸依賴的蛋白激酶信號(hào)通路 環(huán)化腺苷酸依賴的蛋白激酶信號(hào)通路又稱PKA信號(hào)通路。該信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是發(fā)現(xiàn)最早,研究最徹底的G蛋白偶聯(lián)信號(hào)通路。 PKA信號(hào)通路是多種激素發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的重要通路，其作用是調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝。 該信號(hào)通路以cAMP的產(chǎn)生和PKA的活化為特征。參與偶聯(lián)作用的G蛋白屬于Gs 和Gi家族。（一）腺苷酸環(huán)化酶的分類和結(jié)構(gòu)（一）腺苷酸環(huán)化酶的分類和結(jié)構(gòu) 目前已發(fā)現(xiàn)八種腺苷酸環(huán)化酶（ACAC

40、），均為120KD的12跨膜蛋白，可分為兩個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域，每個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域含六個(gè)跨膜肽段。在胞質(zhì)區(qū)有兩個(gè)催化結(jié)構(gòu)域。 八型AC均可被Gs的亞基激活，但對(duì)G亞基的反應(yīng)不同。G亞基抑制型AC，激活型和型AC，G對(duì)其他亞基無(wú)影響。 另外還發(fā)現(xiàn)存在著胞漿可溶性AC（sAC）,受HCO3-離子的激活。2三磷酸肌醇三磷酸肌醇二脂酰甘油二脂酰甘油雙信使信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路雙信使信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 三磷酸肌醇（IP3）二脂酰甘油(DG)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是G蛋白偶聯(lián)受體所參與的另一條重要的信號(hào)通路，其在受體與效應(yīng)酶之間發(fā)揮偶聯(lián)作用的是GQ家族的異質(zhì)三聚體G蛋白。 該信號(hào)通路以產(chǎn)生兩個(gè)第二信使即IP3和DAG以及蛋白激酶C活化為主要特

41、征。 IP3DAG雙信號(hào)通路參與多種細(xì)胞活動(dòng)的調(diào)節(jié)。 三磷酸肌醇和二脂酰甘油的產(chǎn)生三磷酸肌醇和二脂酰甘油的產(chǎn)生 IP3和DAG 由磷脂酰肌醇二磷酸(PIP2)水解產(chǎn)生，催化這一反應(yīng)的是磷脂酶C(PLC)。 PLC可水解PIP2甘油第三位上的磷脂鍵，形成IP3和DAG。DAG也可來(lái)自磷脂酰膽堿的降解。其產(chǎn)生機(jī)制不同。 兩種來(lái)源的DAG在信號(hào)傳遞中的作用不同。 PIP2水解和水解和IP3、DAG的產(chǎn)生的產(chǎn)生 IP3和DAG 可由PIP2水解產(chǎn)生，催化其反應(yīng)的是PIP2特異的PLC。 由此途徑產(chǎn)生的IP3和DAG常發(fā)生在反應(yīng)初期，速度快，持續(xù)時(shí)間短。 PIP2水解和水解和IP3，DG的產(chǎn)生的產(chǎn)生 O

42、 O CH2-O-C-R1 R2-C-O-CH O- CH2-O-P-O- O 磷脂酰膽堿與磷脂酰膽堿與DAG的產(chǎn)生的產(chǎn)生 磷脂酰膽堿來(lái)源(PC)的DG，其產(chǎn)生有多種方式. 不同情況下其產(chǎn)生機(jī)制也不同。 PLD 磷脂酸酶（1） PC 磷脂酸（PA） DG 膽堿 Pi PC特異的PLC （2） PC DG 磷酸膽堿 磷脂酶磷脂酶C(PLC)的分類的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)同源性可將PLC分為PLC、PLC和PLC三個(gè)亞型。 每一型又有數(shù)個(gè)成員，為單鏈，含有兩個(gè)保守的催化區(qū)域。 三個(gè)亞家族之間氨基酸殘基同源性33-43%，同一亞家族內(nèi)同源性高達(dá)74%。 不同的亞型其活化機(jī)制不同。 PLC: PLC1PLC4

43、, 受GQ, G11, G14, G16和G激活。 磷脂酶C（PLC） PLC: PLC1PLC2, 含SH2結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)因子受體激活。 PLC: PLC1PLC3, FFA, Cer激活。 PLC的活化機(jī)制的活化機(jī)制 不同的PLC亞家族的活化機(jī)制不同。 PLC由G蛋白偶聯(lián)受體活化，激活PLC的G蛋白屬GQ家族，包括GQ、G11、G14、G15、G16等等。所有PLC亞家族都受G激活, PLC2和PLC3也受GQ亞基激活。 PLC含有SH2結(jié)構(gòu)，其活化由受體酪氨酸激酶參與。 PLC活化機(jī)制尚不清楚。 PLC活化機(jī)制模式圖活化機(jī)制模式圖 三磷酸肌醇和二脂酰甘油的作用三磷酸肌醇和二脂酰甘油的作用 P

44、LC 催化PIP2水解產(chǎn)生兩個(gè)胞內(nèi)第二信使IP3和DAG，信息進(jìn)一步向胞內(nèi)傳遞由IP3和DAG完成。 DAG可活化蛋白激酶C（PKC）, 激活的蛋白激酶使下游效應(yīng)蛋白磷酸化，產(chǎn)生各種生理反應(yīng)。 IP3可作用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的IP3受體，開放內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的Ca2+通道，使鈣庫(kù)釋放Ca2+，升高胞漿鈣水平，導(dǎo)致一系列鈣依賴性事件。蛋白激酶蛋白激酶C的活化的活化 蛋白激酶C（PKC）家族包括十幾個(gè)成員，均是由一條肽鏈組成，分子量70-90kD,分為N端調(diào)節(jié)區(qū)和C端催化區(qū)兩個(gè)功能區(qū)。 所有PKC成員催化區(qū)結(jié)構(gòu)相近，其區(qū)別在于調(diào)節(jié)區(qū)。根據(jù)調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)機(jī)制不同，可將PKC分為典型PKC（cPKC）、新PKC

45、(nPKC)和非典型PKC（aPKC）三個(gè)亞型，每一亞型由數(shù)個(gè)成員組成。蛋白激酶蛋白激酶C的分類及性質(zhì)的分類及性質(zhì) 典型PKC (classical pkc, PKC) 1 PS, DG, Ca2+ 激活 PKC 新型PKC (new pkc, PKC) PS, DG 激活 非典型PKC (atypical pkc, PKC) PS 激活 蛋白激酶蛋白激酶C激活機(jī)制激活機(jī)制 蛋白激酶C有膜結(jié)合型和存在于胞質(zhì)的兩種形式，只有與質(zhì)膜結(jié)合后PKC才能被活化。 PKC從胞質(zhì)向質(zhì)膜上的重新分布是PKC激活的前提條件，細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高有助于PKC向膜上定位。 PKC的激活需Ca2+、磷脂酰絲氨酸（PS）

46、和DG的同時(shí)作用，活化的PKC是“PKC PS4 DG Ca2+”的復(fù)合體。蛋白激酶蛋白激酶C的作用的作用 代謝調(diào)節(jié)：糖代謝的多種酶，如糖原合成酶、糖原磷酸化酶激酶和6-磷酸果糖激酶都受PKC的磷酸化調(diào)節(jié)。 對(duì)離子轉(zhuǎn)運(yùn)功能的調(diào)節(jié)：對(duì)離子通道或Ca2+泵磷酸化調(diào)節(jié)。 對(duì)膜受體功能的調(diào)節(jié)：使受體磷酸化，降低受體與配體的親和力，調(diào)節(jié)信號(hào)跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)。 對(duì)轉(zhuǎn)錄過(guò)程的調(diào)節(jié)：PKC磷酸化IkB,使IkB從NF-kB脫落，活化NF-kB。IP3與鈣動(dòng)員與鈣動(dòng)員 IP3作用于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜IP3受體引起鈣動(dòng)員，細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+升高。 Ca2+作為細(xì)胞內(nèi)另一種重要的第二信使，進(jìn)一步參與信號(hào)的傳遞。Ca2+的靶分子是各種

47、鈣結(jié)合蛋白。 Ca2+的升高使各種鈣結(jié)合蛋白活化，產(chǎn)生相應(yīng)的生理效應(yīng)。 各種鈣結(jié)合蛋白中最重要的是鈣調(diào)蛋白（calmodulin, CAM）。 鈣調(diào)蛋白為單肽鏈分子，一分子鈣調(diào)蛋白可結(jié)合四分子Ca2+。當(dāng)Ca2+濃度10-2mmol/l時(shí)，鈣調(diào)蛋白與Ca2+結(jié)合而活化。 活化的鈣調(diào)蛋白可與靶分子結(jié)合，調(diào)節(jié)其活性， 如Ca2+-ATP酶，PDE酶，腺苷酸環(huán)化酶等，也可激活一些蛋白激酶，使信號(hào)通路進(jìn)一步延伸。Ca2+和和CaM依賴的蛋白激酶依賴的蛋白激酶 依賴的蛋白激酶可包括三類：1. 多功能鈣調(diào)素依賴的蛋白激酶（CaMK）此類蛋白激酶底物很廣，使許多蛋白質(zhì)絲氨酸和(或蘇氨酸殘基）磷酸化。包括Ca

48、MKCaM幾種亞型。2. 底物專一的鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶，此類蛋白激酶底物專一，專門催化特定的底物蛋白磷酸化。包括肌球蛋白輕鏈激酶（參與肌肉收縮），磷酸化酶激酶（PhK糖原代謝調(diào)節(jié)）等。3. CaM樣蛋白激酶（或Ca2+依賴性蛋白激酶）具有激酶結(jié)構(gòu)，自身有CaM樣結(jié)構(gòu)，故其活化不需要CaM，必須有Ca2+的存在，屬絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。第二節(jié)第二節(jié) 催化性受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑催化性受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 催化性受體包括受體酪氨酸蛋白激酶，受體絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，受體酪氨酸蛋白磷酸酶和受體鳥苷酸環(huán)化酶。 不同的催化性受體傳導(dǎo)細(xì)胞外不同類型的化學(xué)信號(hào)信息，啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)不同的信號(hào)通路，其功能也

49、截然不同. 其中最重要的是受體酪氨酸蛋白激酶和受體絲氨酸蛋白激酶介導(dǎo)的信號(hào)傳遞通路。一、受體酪氨酸蛋白激酶介導(dǎo)的信號(hào)通路一、受體酪氨酸蛋白激酶介導(dǎo)的信號(hào)通路 此類信號(hào)通路的典型代表是有絲分裂原激活的蛋白激酶（mitoge activated protein k i n a s e , M A P K ） 信 號(hào) 途 徑 ， 又 稱MAPKinase信號(hào)通路 該信息通路主要參與胞外生長(zhǎng)因子類化學(xué)信號(hào)及輻射、紫外線、過(guò)氧化物，熱休克、脂多糖、滲透壓等物理變化信號(hào)的傳導(dǎo).DAG/IP3 以MAPK活化及激酶瀑布形成為特征，還有各種信息分子如銜接蛋白、小分子G蛋白、GTP交換因子等的參與， 該途徑主要

50、作用是對(duì)細(xì)胞的增生、分化、的調(diào)節(jié)。（一）（一）MAPKinase信號(hào)通路的組成信號(hào)通路的組成MAPKinase信號(hào)通路是體內(nèi)最復(fù)雜的細(xì)胞信號(hào)通路之一，參與的信息分子眾多，并 且 細(xì) 胞 內(nèi) 存 在 著 數(shù) 條 平 行 的MAPKinase途徑，在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中起碼存在著三條以上的MAPK途徑，各條途徑之間相互交叉，關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。1、MAPKinase結(jié)構(gòu)特征分類結(jié)構(gòu)特征分類 MAPKinase是一類絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，該激酶家族所有成員的一個(gè)共同結(jié)構(gòu)特征是一級(jí)結(jié)構(gòu)中第185和187個(gè)氨基酸殘基分別是可磷酸化的蘇氨酸和酪氨酸。 兩個(gè)氨基茇酸殘基必需同時(shí)磷酸化才能被激活，常將185、186和1

51、87個(gè)氨基酸殘基序列稱做TXY模體（TXY motif）， 根據(jù)TXY模體不同，可將MAPK分為含TEY、TPY和TGY模體的三個(gè)亞家族。 ErK（extracellarly-responsive kinase，ErK） 亞家族，含有TEY模體、有ErK1 ErK3幾個(gè)成員。MAPK JNK/SAPK（c-Jun N末端激酶/應(yīng)激活化的蛋白 激酶，stress activated protein kinase）亞家族， 含TPY模體，有JNK1JNK3 P38亞家族：含TGY模體2、MAP Kinase Kinase結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分類 各型MAPKinase活化的首要條件是185蘇氨

52、酸殘基和187酪氨酸殘基的磷酸化，催化其磷酸化的激酶不是單一的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶或酪氨酸蛋白激酶，而是一類雙特異性蛋白激酶. 這類蛋白激酶可同時(shí)催化MAPKinase 185蘇氨酸和187酪氨酸殘基磷酸化，將其激活，MAPKinase Kinase簡(jiǎn)稱MAPKK。 MAPKK也是由基因家族編碼、有多個(gè)成員。每一個(gè)MAPKK亞家族可激活一個(gè)MAPK亞家族， 根據(jù)激活的MAPK亞家族不同可將MAPK分為三個(gè)家族。 MEK家族：MEK1、MEK2MAPKK JNKK家族：JNKK （c-Jun N末端激酶的激酶） MKK家族：MKK3、MKK63、MAPKinase Kinase Kinase的

53、分類的分類 MAPKK有活性和非活性兩種形式，其活化需另一類蛋白激酶將其肽鏈中絲氨酸殘基磷酸化。這一類激酶稱MAPKinase Kinase Kinase簡(jiǎn)稱MAPKKK。 MAPKKK屬絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族，也分三個(gè)亞家族，分別催化不同亞家族的MAPKK磷酸化，并將其活化。 Raf亞家族：Raf A、B、C MEKK亞家族：（MEK激酶） ASK亞家族 （apoptosis sigualig-regulating kinase） 4、MAPKinase 活化與激酶瀑布活化與激酶瀑布 MAPKinase的活化是由三級(jí)蛋白激酶組成的磷酸化級(jí)連反應(yīng)，常將其稱為激酶瀑布（kinase casc

54、ade）。 在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中最少存在三條以上的激酶瀑布，在酵母細(xì)胞可有5條甚至更多的激酶瀑布。5、MAPK信號(hào)途徑的銜接蛋白信號(hào)途徑的銜接蛋白 銜接蛋白的作用是在受體與下游分子之間起信息偶聯(lián)作用。 MAPK信號(hào)通路中的銜接蛋白主要是兩個(gè) ， 一 個(gè) 生 長(zhǎng) 因 子 受 體 結(jié) 合 蛋 白（growth fator receptor binding protein, Grb），Grb也是一個(gè)蛋白質(zhì)家族，包括多個(gè)成員，重要的是Grb2。 再一個(gè)是胰島素受體底物（insulin receptor subst，IRS），包括IRS1和IRS2。二者含有SH2結(jié)構(gòu)，可借助SH2結(jié)構(gòu)與受體磷酸化酪氨酸位點(diǎn)

55、結(jié)合。 Grb有SH3結(jié)構(gòu)，可借助結(jié)SH3結(jié)構(gòu)與下游效應(yīng)分子（SOS）結(jié)合，將下游分子與受體偶聯(lián)在一起。 IRS1除SH2結(jié)構(gòu)外，自身有可被磷酸化的酪氨酸位點(diǎn)，當(dāng)IRS1與受體結(jié)合后，自身的酪氨酸殘基被受體激酶磷酸化，IRS1借助磷酸化的酪氨酸殘基位點(diǎn)與下游效應(yīng)分子結(jié)合。6、小分子、小分子G蛋白蛋白 參與MAPKinase信號(hào)途徑信號(hào)傳遞的另一類重要信息分子是小分子G蛋白。 與參與G蛋白偶聯(lián)受體組成的異質(zhì)三聚體G蛋白不同，小分子G蛋白為單體，分子量2030KD。 目前發(fā)現(xiàn)的小分子G蛋白近數(shù)百個(gè)，均為Ras基因超家族編碼的Ras超家族蛋白。 根據(jù)同源性遠(yuǎn)近可將Ras分為幾個(gè)家族，每個(gè)家族又可進(jìn)一

56、步分為亞家族，一個(gè)亞家族有多個(gè)成員組成。 其中Ras和Rho家族參與信號(hào)傳遞。Ras超家族分類見表。Ras G蛋白超家族蛋白超家族 Ras家族：參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，為膜結(jié)合型 Rho家族（Ras Nomology, Rho） 參與信號(hào)傳導(dǎo)， 可溶性RasSF Arf家族（ADP-ribosy lation, ARF）： 可溶性，參與內(nèi)、分泌 Aab家族：參與內(nèi)、分泌、腔飲、可溶性 Ran家族：可溶性、參與核一腔質(zhì)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，在腔質(zhì) 為DP結(jié)合非活性胞核為GTP結(jié)合性。 Ras亞家族：H-Ras、K-Ras、H-Ras Rap亞家族：Rapla、Rap1b、Rap2a、 Ras Rap2b RalA

57、、RalB Rheb、TC21 RhoA、PhoB、PhoC Rho Rac1、Rac2 其它：、CDC42、RhoG、TC10小分子小分子G蛋白活性調(diào)節(jié)蛋白活性調(diào)節(jié) 小分子G蛋白有GDP結(jié)合的非活性型和GTP結(jié)合的活性型，兩型的互變是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)必需的。 與異質(zhì)三聚體G蛋白不同，小分子G蛋白多不與受體直接結(jié)合，其下游效應(yīng)分子也不能將GTP水解酶激活。因此，兩型小分子G蛋白的相互轉(zhuǎn)變需要另外的蛋白質(zhì)因子參與。 調(diào)節(jié)G蛋白活性的蛋白質(zhì)因子有三類，包括GTP交換因子（GEF）、GTP酶活化蛋白（GAP）和GTP交換抑制因子（GDI）。GDPGTPGGGTPGDPGEFPiGAP非活性型非活性型活性型活

58、性型活性與非活性型小分子活性與非活性型小分子G蛋白的相互轉(zhuǎn)變蛋白的相互轉(zhuǎn)變GTP交換因子與交換因子與GTP酶活化蛋白酶活化蛋白 GTP交換因子的作用是促進(jìn)G蛋白結(jié)合的GDP與GTP交換，活化G蛋白。 參與MAPK信號(hào)通路的GEF主要是SOS（Son of Sevenless）、Shc、Vav、Crk等。 GTP酶活化蛋白的作用是激活G蛋白的GTP水解酶，使G蛋白由GTP結(jié)合型轉(zhuǎn)變?yōu)镚DP結(jié)合型，與下游效應(yīng)分子分離，終止調(diào)節(jié)過(guò)程。不同的小分子G蛋白有相應(yīng)的GEF和GAP。 GEF家族成員家族成員 SoS：SoS1、SoS2 Vav：Vav1、Vav2、Vav3 RhoGEF： GEF Tiam：

59、Tiam1 Ras-GRF：Ras-GRF1、Ras-GRF2 Ras-GRP： FGD3：FGD1、FGD2、FGD3 RCC1、C3G、Lfc、LsC、Lbc、 Dbl、Ost、 Ect2、Frabin、BrxGTP酶活化蛋白酶活化蛋白 GTP酶活化蛋白包括Rho-GAP、Ran-GAP1、Ral-BP1、Rac-GAP、CDc42-GAP1、GBP1GBP2、Olgophrenin-1、Rap1GAP1、2、Rap-Dexras1MAPKinase信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途經(jīng)SH3SH3SH2SOSRasRafRafMEKMEKMAPKPMAPKPPMAPKPP活性活性非活性非活性非活性非活

60、性活性活性非活性非活性活性活性Elk-1Elk-1PElk-1PSRFPSRFPSRF核內(nèi)核內(nèi)胞液胞液胞外胞外RTPKPPRTPKRTPKL LGrb2順式元件順式元件磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇-3-激酶激酶/蛋白蛋白 激酶激酶B信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶/蛋白激酶B（PI3K/PKB/Akt）信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要信號(hào)通路之一。對(duì)細(xì)胞增殖，生長(zhǎng)，凋亡，物質(zhì)代謝，調(diào)控發(fā)揮重要作用。該通路受生長(zhǎng)因子受體激活。 （一）參與（一）參與PI3K/Akt信號(hào)通路的信息信號(hào)通路的信息分子分子 1. PI3K作用是催化各型肌醇磷脂肌醇環(huán)3位羥基磷酸化，形成各型3-肌醇磷脂。包括PI-3