[理學]細胞信號轉(zhuǎn)導進展-細胞信號分子ppt課件

1、 內(nèi)內(nèi) 容容緒論緒論第一章第一章 細胞信號分子細胞信號分子第二章第二章 蛋白質(zhì)的可逆磷酸化蛋白質(zhì)的可逆磷酸化第三章第三章 離子通道離子通道第四章第四章 核受體的作用機制核受體的作用機制第五章第五章 G蛋白介導的信號轉(zhuǎn)導蛋白介導的信號轉(zhuǎn)導第六章第六章 第二信使第二信使cAMP與與cGMP 第七章第七章 第二信使第二信使IP3, DAG與與Ca2+ 第八章第八章 酪氨酸蛋白激酶途徑酪氨酸蛋白激酶途徑Ras-Raf-MAPK 信號途徑信號途徑PI3K/Akt 信號途徑信號途徑JAK/Stat 信號途徑信號途徑第九章第九章 TGF-/SMAD信號途徑信號途徑第十章第十章 細胞凋亡信號途徑細胞凋亡信號途

2、徑第十一章第十一章 Wnt信號途徑信號途徑第十二章第十二章 Hedgehog/Notch 途徑途徑第一章第一章 細胞信號分子細胞信號分子細胞銜接細胞銜接細胞通訊方式細胞通訊方式細胞信息傳送方式細胞信息傳送方式細胞銜接細胞銜接 在相鄰細胞外表構(gòu)成的銜接構(gòu)造，以加強細胞間的機械聯(lián)絡(luò)和組織的結(jié)實性，同時協(xié)助細胞間的代謝活動，這些構(gòu)造稱為細胞銜接(cell junction)。 細胞銜接的種類細胞銜接的種類種種 類類名名 稱稱 封閉連接封閉連接緊密連接緊密連接錨定連接錨定連接連接肌動蛋白連接肌動蛋白黏著帶黏著帶黏著斑黏著斑連接中間纖維連接中間纖維橋粒橋粒半橋粒半橋粒 通訊連接通訊連接間隙連接間隙連接化

3、學突觸化學突觸細胞銜接細胞銜接Basement membrane第一章第一章 胞間信號胞間信號細胞銜接細胞銜接細胞通訊方式細胞通訊方式細胞信息傳送方式細胞信息傳送方式細胞通訊細胞通訊 (cell communication) 一個細胞發(fā)出的信息經(jīng)過介質(zhì)傳送到另一個細胞發(fā)出的信息經(jīng)過介質(zhì)傳送到另一個細胞產(chǎn)生相應的反響。細胞間的通訊對一個細胞產(chǎn)生相應的反響。細胞間的通訊對于多細胞生物體的發(fā)生和組織的構(gòu)建，協(xié)調(diào)于多細胞生物體的發(fā)生和組織的構(gòu)建，協(xié)調(diào)細胞的功能，控制細胞的生長、分裂、分化細胞的功能，控制細胞的生長、分裂、分化和凋亡是必需的。和凋亡是必需的。細胞通訊方式細胞通訊方式 間隙銜接間隙銜接膜外

4、表分子接觸通訊膜外表分子接觸通訊化學通訊化學通訊間隙銜接間隙銜接gap junction 分布：脊椎動物分布：脊椎動物除骨骼肌細胞及除骨骼肌細胞及循環(huán)血細胞外的循環(huán)血細胞外的細胞之間。細胞之間。間隙銜接的構(gòu)造特點間隙銜接的構(gòu)造特點 在銜接處相鄰細胞間有在銜接處相鄰細胞間有24nm的縫隙，在間隙與兩層質(zhì)膜中的縫隙，在間隙與兩層質(zhì)膜中有大量蛋白質(zhì)顆粒，是構(gòu)成間有大量蛋白質(zhì)顆粒，是構(gòu)成間隙銜接的根本單位，稱銜接子隙銜接的根本單位，稱銜接子connexon。 銜接子兩端分別嵌入兩個相鄰銜接子兩端分別嵌入兩個相鄰的細胞，由的細胞，由6個一樣或類似的跨個一樣或類似的跨膜蛋白亞單位環(huán)繞而成，直徑膜蛋白亞單位

5、環(huán)繞而成，直徑8nm，中心構(gòu)成一個直徑約，中心構(gòu)成一個直徑約1.5nm的親水性孔道。的親水性孔道。連連 接接 子子連連 接接 子子 為一個多基因家庭，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)為一個多基因家庭，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)24個成員。個成員。 根據(jù)分子量命名。根據(jù)分子量命名。 例如，例如，Cx26即分子量為即分子量為26kDa的銜接子。的銜接子。 在腫瘤生長和創(chuàng)傷愈合等過程中都察看到某些類在腫瘤生長和創(chuàng)傷愈合等過程中都察看到某些類型銜接子表達的變化。因此，銜接子能夠?qū)毎豌暯幼颖磉_的變化。因此，銜接子能夠?qū)毎纳L、分化、定位及細胞形狀的維持具有重要的生長、分化、定位及細胞形狀的維持具有重要意義。意義。 間隙銜接的功能間隙銜接

6、的功能 代謝偶聯(lián)：分子量為代謝偶聯(lián)：分子量為1500Da1500Da以下的水溶性小分子代以下的水溶性小分子代謝物和信號分子可經(jīng)過銜接子的親水性通道謝物和信號分子可經(jīng)過銜接子的親水性通道(1.5nm)(1.5nm)，由一個細胞進入相鄰的另一個細胞，從而快速和可由一個細胞進入相鄰的另一個細胞，從而快速和可逆地促進相鄰細胞對外界信號的協(xié)同反響。逆地促進相鄰細胞對外界信號的協(xié)同反響。 電偶聯(lián)：無須依賴神經(jīng)遞質(zhì)或信息物質(zhì)即可將一些電偶聯(lián)：無須依賴神經(jīng)遞質(zhì)或信息物質(zhì)即可將一些細胞的電興奮活動傳送到相鄰的細胞。細胞的電興奮活動傳送到相鄰的細胞。 參與細胞分化：胚胎發(fā)育的早期，細胞間經(jīng)過間隙參與細胞分化：胚胎

7、發(fā)育的早期，細胞間經(jīng)過間隙銜接相互協(xié)調(diào)發(fā)育和分化。銜接相互協(xié)調(diào)發(fā)育和分化。 細胞通訊方式細胞通訊方式 間隙銜接間隙銜接膜外表分子接觸通訊膜外表分子接觸通訊化學通訊化學通訊膜外表分子接觸通訊膜外表分子接觸通訊 細胞有眾多的分子分布于膜的外外表。這些分子或為蛋白細胞有眾多的分子分布于膜的外外表。這些分子或為蛋白質(zhì)，或為糖蛋白。這些外表分子作為細胞的觸角，可以與質(zhì)，或為糖蛋白。這些外表分子作為細胞的觸角，可以與相鄰細胞的膜外表分子特異性地相互識別和相互作用，以相鄰細胞的膜外表分子特異性地相互識別和相互作用，以到達功能上的相互協(xié)調(diào)。這種細胞通訊方式稱為膜外表分到達功能上的相互協(xié)調(diào)。這種細胞通訊方式稱為

8、膜外表分子接觸通訊。子接觸通訊。 膜外表分子接觸通訊也屬于細胞間的直接通訊，最為典型膜外表分子接觸通訊也屬于細胞間的直接通訊，最為典型的例子是的例子是T T淋巴細胞與抗原提呈細胞淋巴細胞與抗原提呈細胞(antigen presenting (antigen presenting cells, APC)cells, APC)的相互作用。的相互作用。 T細胞與細胞與APC間的接觸通訊間的接觸通訊Professional APCs：樹突狀細胞樹突狀細胞(dendritic cells)巨噬細胞巨噬細胞(macrophage)B-cellsAPCs經(jīng)過吞噬作用或受體介經(jīng)過吞噬作用或受體介導的胞吞作用內(nèi)

9、化抗原，抗原導的胞吞作用內(nèi)化抗原，抗原片段經(jīng)過與組織相容性抗原片段經(jīng)過與組織相容性抗原(major histocompatibility complex, MHC) 的結(jié)合被提呈的結(jié)合被提呈至至APCs外表，外表，T細胞經(jīng)過與抗細胞經(jīng)過與抗原原-MHCII復合物結(jié)合而被激復合物結(jié)合而被激活?；睢＜毎g的接觸通訊細胞間的接觸通訊細胞通訊方式細胞通訊方式 間隙銜接間隙銜接膜外表分子接觸通訊膜外表分子接觸通訊化學通訊化學通訊化學通訊化學通訊 細胞可以分泌一些化學物質(zhì)蛋白質(zhì)或小分子細胞可以分泌一些化學物質(zhì)蛋白質(zhì)或小分子有機化合物至細胞外，這些化學物質(zhì)作為化學有機化合物至細胞外，這些化學物質(zhì)作為化學信號

10、信號(chemical signals)(chemical signals)作用于其它的細胞作用于其它的細胞( (靶細胞靶細胞) )，調(diào)理其功能，這種通訊方式稱為化，調(diào)理其功能，這種通訊方式稱為化學通訊。學通訊。 化學通訊是間接的細胞通訊，即細胞間的相互化學通訊是間接的細胞通訊，即細胞間的相互聯(lián)絡(luò)不再需求它們之間的直接接觸，而是以化聯(lián)絡(luò)不再需求它們之間的直接接觸，而是以化學信號為介質(zhì)來介導的。學信號為介質(zhì)來介導的?；瘜W信號分類化學信號分類(I) 根據(jù)其溶解性分類根據(jù)其溶解性分類脂溶性化學信號脂溶性化學信號: 脂溶性化學信號可以經(jīng)過膜脂雙脂溶性化學信號可以經(jīng)過膜脂雙層構(gòu)造進層構(gòu)造進 入胞內(nèi)，其受

11、體位于胞漿或胞核內(nèi)。入胞內(nèi)，其受體位于胞漿或胞核內(nèi)。水溶性化學信號水溶性化學信號: 水溶性化學信號不能進入細胞，水溶性化學信號不能進入細胞，其受體位于細胞外外表。其受體位于細胞外外表。一切的化學信號都必需經(jīng)過與受體結(jié)合方可發(fā)揚作一切的化學信號都必需經(jīng)過與受體結(jié)合方可發(fā)揚作用用.化學信號分類化學信號分類(II)-(II)-化學通訊化學通訊根據(jù)分子作用的間隔分類根據(jù)分子作用的間隔分類內(nèi)分泌內(nèi)分泌(endocrine)(endocrine)信號信號 由內(nèi)分泌器官分泌的由內(nèi)分泌器官分泌的化學信號，并隨血流作化學信號，并隨血流作用于全身靶器官。用于全身靶器官。旁分泌旁分泌(paracrine)(para

12、crine)信號信號 以細胞因子為主，主以細胞因子為主，主要作用于部分的細胞，要作用于部分的細胞，作用間隔以毫米計算。作用間隔以毫米計算。自分泌自分泌(autocrine)(autocrine)信號信號 作用于細胞本身，作作用于細胞本身，作用間隔在用間隔在100nm100nm以內(nèi)。以內(nèi)。化學突觸化學突觸 (synapse) (synapse) 接觸性依賴的通訊：接觸性依賴的通訊： 細胞細胞間直接接觸，信號分子與受體間直接接觸，信號分子與受體都是細胞的跨膜蛋白都是細胞的跨膜蛋白間隙銜接實現(xiàn)代謝耦聯(lián)或電間隙銜接實現(xiàn)代謝耦聯(lián)或電耦聯(lián)耦聯(lián)分泌化學信號進展通訊分泌化學信號進展通訊 特異性特異性 作用復雜

13、性作用復雜性 時間效應不同時間效應不同細胞通訊方式細胞通訊方式第一章第一章 胞間信號胞間信號細胞銜接細胞銜接細胞通訊方式細胞通訊方式細胞信息及傳送方式細胞信息及傳送方式細胞信息傳送方式細胞信息傳送方式 經(jīng)過相鄰細胞的直接接觸經(jīng)過相鄰細胞的直接接觸通訊銜接。通訊銜接。 經(jīng)過細胞分泌各種化學物質(zhì)來調(diào)理其他細經(jīng)過細胞分泌各種化學物質(zhì)來調(diào)理其他細胞的代謝和功能胞的代謝和功能細胞識別細胞識別(cell (cell recognition)recognition)。細胞信號細胞信號 物理信號：電、光、磁物理信號：電、光、磁 生物大分子的構(gòu)造信號：生物大分子的構(gòu)造信號： 蛋白質(zhì)、多糖、核酸的構(gòu)造信息蛋白質(zhì)、

14、多糖、核酸的構(gòu)造信息 化學信號：化學信號： 細胞間通訊的信號分子：激素、神經(jīng)遞質(zhì)與神細胞間通訊的信號分子：激素、神經(jīng)遞質(zhì)與神經(jīng)肽、部分化學介導因子、抗體、淋巴因子。經(jīng)肽、部分化學介導因子、抗體、淋巴因子。 細胞內(nèi)通訊的信號分子：細胞內(nèi)通訊的信號分子：cAMP, cGMP, Ca2+, cAMP, cGMP, Ca2+, IP3, DAGIP3, DAG，NONO。 細胞間信號分子細胞間信號分子 Extracellular signal molecules： 凡是由細胞分泌的、可以調(diào)理特定的靶細胞生理活動的化學物質(zhì)都稱為細胞間信號分子，或第一信使。細胞間信號分子分類細胞間信號分子分類 根據(jù)化學本

15、質(zhì)：根據(jù)化學本質(zhì)： 蛋白質(zhì)和肽類如生長因子、細胞因子、蛋白質(zhì)和肽類如生長因子、細胞因子、胰島素等胰島素等 氨基酸及其衍生物如甘氨酸、甲狀腺氨基酸及其衍生物如甘氨酸、甲狀腺素、腎上腺素等素、腎上腺素等 類固醇激素如糖皮質(zhì)激素、性激素等類固醇激素如糖皮質(zhì)激素、性激素等 脂類衍生物如前列腺素脂類衍生物如前列腺素 氣體分子如一氧化氮、一氧化碳等氣體分子如一氧化氮、一氧化碳等根據(jù)細胞分泌和傳送信息物質(zhì)的方式：根據(jù)細胞分泌和傳送信息物質(zhì)的方式：神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)遞質(zhì)激素激素部分化學介質(zhì)部分化學介質(zhì)氣體信號氣體信號細胞間信號分子分類細胞間信號分子分類細胞內(nèi)信號分子細胞內(nèi)信號分子 在細胞內(nèi)傳送特定調(diào)控信號的化學物質(zhì)

16、在細胞內(nèi)傳送特定調(diào)控信號的化學物質(zhì)稱為細胞內(nèi)信號分子稱為細胞內(nèi)信號分子(intracellular (intracellular signal molecules) signal molecules) 。 細胞內(nèi)信號分子主要包括：第二信使、細胞內(nèi)信號分子主要包括：第二信使、第三信使、信號轉(zhuǎn)導蛋白或酶等。第三信使、信號轉(zhuǎn)導蛋白或酶等。第二信使第二信使在細胞內(nèi)傳送信息的小分子化學物質(zhì)稱為第二信使在細胞內(nèi)傳送信息的小分子化學物質(zhì)稱為第二信使(secondary messenger) 第二信使主要包括：第二信使主要包括：環(huán)核苷酸類：如環(huán)核苷酸類：如cAMP和和cGMP脂類衍生物：如甘油二酯脂類衍生物：如甘油二酯DAG；神經(jīng)酰胺，花生四烯；神經(jīng)酰胺，花生四烯酸酸無機物：如無機物：如Ca2+、NO糖類衍生物：糖類衍生物： 1,4,5-三磷酸肌醇三磷酸肌醇IP3第三信使第三信使 擔任細胞核內(nèi)、外信息傳送的物質(zhì)稱為第三信擔任細胞核內(nèi)、外信息傳送的物質(zhì)稱為第三信使使(third messenger) ，又稱為，又稱為DNA結(jié)合蛋白。結(jié)合蛋白。 是一類可與靶基因特異序列結(jié)合的核蛋白，能是一類可與靶基因特異序列結(jié)合的核蛋白，能調(diào)理基因的轉(zhuǎn)錄。如立早基因調(diào)理基因的轉(zhuǎn)錄。如立早基因(immediate-early gene)的編碼