細(xì)胞間通訊和疾病優(yōu)質(zhì)課件

細(xì)胞間通訊和疾病細(xì)胞間通訊和疾病1內(nèi)容第一部分細(xì)胞間通訊的基本原理第二部分細(xì)胞間通訊異常所導(dǎo)致的疾病專題間隙連接類疾病總結(jié)內(nèi)容第一部分細(xì)胞間通訊的基本原理2第一部分細(xì)胞間通訊

的基本原理參考書：MolecularBiologyofTheCell第一部分細(xì)胞間通訊

的基本原理參考書：Molecular3一參與細(xì)胞間通訊的分子細(xì)胞外信號分子ExtracellularSignalmolecules受體蛋白Receptorproteins細(xì)胞內(nèi)信號蛋白IntracellularSignalingproteins

Kinases（激酶）

Phosphatases（磷酸酶）

GTP-bindingproteins（GTP結(jié)合蛋白）

Manyproteinswithwhichtheyinteract第二信使Smallintracellularmediators,

orSecondMessengers靶蛋白Targetproteins一參與細(xì)胞間通訊的分子細(xì)胞外信號分子Extracell4代謝酶基因表達(dá)調(diào)控蛋白細(xì)胞骨架蛋白改變細(xì)胞代謝改變基因表達(dá)改變細(xì)胞形態(tài)與運(yùn)動細(xì)胞外信號分子受體蛋白細(xì)胞內(nèi)信號蛋白靶蛋白代謝酶基因表達(dá)調(diào)控蛋白細(xì)胞骨架蛋白改變細(xì)胞代謝改變基因表達(dá)改5二細(xì)胞間通訊的類型臨分泌contact-dependentsignaling旁分泌paracrinesignaling突觸傳遞synapticsignaling內(nèi)分泌endocrinesignaling二細(xì)胞間通訊的類型臨分泌contact-dependen6兩種特殊的細(xì)胞間通訊自分泌間隙連接通過間隙連接相連的細(xì)胞可進(jìn)行水溶性小分子的交換，包括細(xì)胞內(nèi)信號分子，從而使它們對細(xì)胞外信號作出一至反應(yīng)兩種特殊的細(xì)胞間通訊7三細(xì)胞外的信號分子與受體結(jié)合信號分子與受體結(jié)合具有特異性和高親和力的特點(diǎn)信號分子和受體結(jié)合發(fā)生的位置細(xì)胞表面：水溶性的信號分子和分布在細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，這些受體多為跨膜蛋白細(xì)胞內(nèi)部：脂溶性的小分子信號分子通過自由擴(kuò)散的方式通過細(xì)胞膜與細(xì)胞內(nèi)的受體結(jié)合細(xì)胞質(zhì)膜細(xì)胞核膜受體水溶性信號分子細(xì)胞質(zhì)膜細(xì)胞核脂溶性信號分子運(yùn)載蛋白三細(xì)胞外的信號分子與受體結(jié)合信號分子與受體結(jié)合具有特異性和8四受體細(xì)胞表面受體（膜受體）主要為以下三類離子通道型受體（Ion-channel-linkedreceptors）

G蛋白偶聯(lián)型受體（G-protein-coupledreceptors）酶偶聯(lián)型受體（enzyme-linked-receptors）離子通道型受體G蛋白偶聯(lián)型受體G蛋白酶酶偶聯(lián)型受體沒有催化活性有催化活性四受體細(xì)胞表面受體（膜受體）主要為以下三類離子通道型受體G9核受體

核受體家族是一類具有DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，在和信號分子結(jié)合后被激活，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)。

脂溶性的小分子細(xì)胞外信號分子通過擴(kuò)散的方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)與受體結(jié)合。這類信號分子包括類固醇、甲狀腺激素、類視黃醇等。雖然這些分子在化學(xué)結(jié)構(gòu)和功能上存在很大差異，但作用機(jī)制卻相同。它們的受體都屬于核受體家族，通過直接激活核受體調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。其他

如NO的受體是胞漿中的酶核受體10五膜受體后信號的傳遞

（G蛋白偶聯(lián)型受體和酶偶聯(lián)型受體）第二信使Smallintracellularmediator,secondmessengers：大量地在受體被激活后產(chǎn)生，傳遞信號。如Ca2+，cAMP細(xì)胞內(nèi)信號蛋白Largeintracellularsignalingmolecules,intracellularsignalingproteins

：作用方式是將信號傳遞給其它信號蛋白或產(chǎn)生第二信使。根據(jù)其功能將其分為下述類別。五膜受體后信號的傳遞

（G蛋白偶聯(lián)型受體和酶偶聯(lián)型受體）第11ScaffoldproteinRelayproteinModulatorproteinAdaptorproteinAmplifierandtransducerproteinBifurcationproteinIntegratorproteinAnchoringproteinMessengerproteinLatentgeneregulatoryprotein各類信號傳導(dǎo)分子ScaffoldproteinRelayproteinM12Relayproteinssimplypassthemessagetothenextsignalingcomponentinthechain.Messengerproteinscarrythesignalfromonepartofthecelltoanother,suchasfromthecytosoltothenucleus.Adaptorproteinslinkonesignalingproteintoanother,withoutthemselvesconveyingasignal.Amplifierproteins,whichareusuallyeitherenzymesorionchannels,greatlyincreasethesignaltheyreceive,eitherbyproducinglargeamountsofsmallintracellularmediatorsorbyactivatinglargenumbersofdownstreamintracellularsignalingproteins.Whentherearemultipleamplificationstepsinarelaychain,thechainisoftenreferredtoasasignalingcascade.Transducerproteinsconvertthesignalintoadifferentform.TheenzymethatmakescyclicAMPisanexample:itbothconvertsthesignalandamplifiesit.Thusactingasbothatransducerandanamplifier.Bifurcationproteinsspreadthesignalfromonesignalingpathwaytoanother.Integratorproteinsreceivesignalsfromtwoormoresignalingpathwaysandintegratethembeforerelayingasignalonward.Latentgeneregulatoryproteinsareactivatedatthecellsurfacebyactivatedbyreceptorsandthenmigratetothenucleustosimulategenetranscription.Modulatorproteinsmodifyintracellularsignalingproteinsandtherebyregulatethestrengthofsignalingalongthepathway.Anchoringproteinsmaintainspecificsignalingproteinatapreciselocationinthecellbytetheringthemtoamembraneorthecytoskeleton.Scaffoldproteinsareadaptorand/oranchoringproteinsthatbindmultiplesignalingproteinstogetherinafunctionalcomplexandoftenholdthemataspecificlocation.信號傳導(dǎo)分子的功能定義Relayproteinssimplypassthe13第二信使核膜DNA信號反應(yīng)元件基因轉(zhuǎn)錄細(xì)胞質(zhì)膜受體與細(xì)胞外信號分子結(jié)合第二信使核膜DNA信號反應(yīng)元件基因轉(zhuǎn)錄細(xì)胞質(zhì)膜受體與細(xì)胞外信14六細(xì)胞內(nèi)信號蛋白傳遞信號的方式信號蛋白通過蛋白質(zhì)中的結(jié)合結(jié)構(gòu)域發(fā)生蛋白間的相互作用：

如PTB（phosphotyrosine-bindingdomain,磷酸化酪氨酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域），SH2，SH3信號蛋白的激活和滅活磷酸化和去磷酸化結(jié)合與水解GTP（對于GTP結(jié)合蛋白）其他，如蛋白質(zhì)的水解六細(xì)胞內(nèi)信號蛋白傳遞信號的方式信號蛋白通過蛋白質(zhì)中的結(jié)合結(jié)15信號蛋白復(fù)合體：腳手架蛋白（scaffoldprotein）與多個(gè)信號蛋白分子結(jié)合，組裝成信號分子復(fù)合體，起到加速信號傳遞和保證信號傳遞的特異性的作用。信號級聯(lián)反應(yīng)：一些信號蛋白（通常是酶或者離子通道）活化后可以通過產(chǎn)生大量的第二信使或者激活大量的下游信號蛋白而使信號得以放大，如果一條信號傳導(dǎo)途徑包含多個(gè)信號放大的步驟，則稱之為信號級聯(lián)反應(yīng)。信號蛋白復(fù)合體：腳手架蛋白（scaffoldprotein16七每個(gè)細(xì)胞對不同細(xì)胞外信號分子的組合發(fā)生不同的反應(yīng)這一點(diǎn)具有重要的生理意義，因?yàn)榻璐松矬w可以以種類有限的信號分子對種類繁多的細(xì)胞的各種生物學(xué)過程進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)存活分裂分化死亡ABCABCDEABCFF七每個(gè)細(xì)胞對不同細(xì)胞外信號分子的組合發(fā)生不同的反應(yīng)這一點(diǎn)具17八不同細(xì)胞對同一種細(xì)胞外信號分子會發(fā)生不同的反應(yīng)這一點(diǎn)具有重要的生理意義，因?yàn)榻璐松矬w可以以種類有限的信號分子對種類繁多的細(xì)胞的各種生物學(xué)過程進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)乙酰膽堿作用于心肌細(xì)胞上的受體引起心肌細(xì)胞的舒張乙酰膽堿作用于骨骼肌細(xì)胞上的受體引起骨骼肌細(xì)胞的舒張八不同細(xì)胞對同一種細(xì)胞外信號分子會發(fā)生不同的反應(yīng)這一點(diǎn)具有18九參與細(xì)胞間通訊的分子的

半衰期一般較短這一點(diǎn)具有重要的生理意義，因?yàn)榘胨テ诙痰姆肿拥臐舛瓤梢员豢焖俚恼{(diào)節(jié)，參與細(xì)胞間通訊的分子半衰期短可以保證細(xì)胞對刺激發(fā)生快速的反應(yīng)。九參與細(xì)胞間通訊的分子的

半衰期一般較短這一點(diǎn)具有重要的生19十細(xì)胞可以對某些信號產(chǎn)生記憶細(xì)胞對暫時(shí)性的細(xì)胞外信號產(chǎn)生持久性的反應(yīng)，在細(xì)胞外信號去除的條件下，反應(yīng)仍然繼續(xù)。正反饋機(jī)制可以解釋部分細(xì)胞對信號的記憶的產(chǎn)生十細(xì)胞可以對某些信號產(chǎn)生記憶細(xì)胞對暫時(shí)性的細(xì)胞外信號產(chǎn)生持20十一細(xì)胞可以調(diào)節(jié)自身對信號的反應(yīng)細(xì)胞降低對信號的反應(yīng)性的五種方式：受體的隔離（左一）；受體的降解（左二）；受體失活（中）；細(xì)胞內(nèi)信號分子的失活（右二）；抑制因子的產(chǎn)生（右一）。十一細(xì)胞可以調(diào)節(jié)自身對信號的反應(yīng)細(xì)胞降低對信號的反應(yīng)性的五21第二部分細(xì)胞間通訊異常

所導(dǎo)致的疾病第二部分細(xì)胞間通訊異常

所導(dǎo)致的疾病22一信號異常細(xì)胞外信號分子缺失eg.I型糖尿?。═ypeIDiabetes）I型糖尿病由胰島素水平下降所導(dǎo)致，所以有關(guān)于其發(fā)病機(jī)制的研究集中在對分泌胰島素的胰島B細(xì)胞的研究上，而相應(yīng)的治療措施為注射胰島素。一信號異常細(xì)胞外信號分子缺失eg.I型糖尿?。?3信號不能夠到達(dá)靶細(xì)胞eg.多發(fā)性硬化MultipleSclerosis

多發(fā)性硬化主要表現(xiàn)為慢性、炎癥性脫髓鞘。神經(jīng)元胞體發(fā)出的信號因此不能到達(dá)軸突末端的突觸部位。目前的研究認(rèn)為它是一種自身免疫性疾病。信號不能夠到達(dá)靶細(xì)胞eg.多發(fā)性硬化Multiple24二信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常如II型糖尿?。═ypeIIDiabetes）II型糖尿病又稱胰島素抵抗性糖尿病，多數(shù)患者胰島素水平并沒有下降，但胰島素不能發(fā)揮其調(diào)節(jié)血糖的作用，可能的原因是細(xì)胞對胰島素的反應(yīng)異常，具體而言是指胰島素受體和、或受體后的信號傳導(dǎo)異常。Ref:/content/begin/cells/badcom/二信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常如II型糖尿?。═ypeIIDiab25在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常所導(dǎo)致的疾病中有兩個(gè)常提到的概念受體病：由于受體異常所導(dǎo)致的疾病。引起受體異常的原因包括：受體基因異常或機(jī)體產(chǎn)生針對受體的自身抗體起到封閉受體的作用等。如，在II型糖尿病患者中檢測到針對胰島素受體的自身抗體。離子通道?。弘x子通道異常所致的疾病。在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)異常所導(dǎo)致的疾病中有兩個(gè)常提到的概念26專題間隙連接類疾病專題間隙連接類疾病27一間隙連接間隙連接屬于細(xì)胞間通訊的一個(gè)特殊類型間隙連接是細(xì)胞間連接的一種細(xì)胞間連接按照功能的不同可以分為三大類，其中間隙鏈接屬于通訊類細(xì)胞間連接，通過在相鄰細(xì)胞間形成貫通兩相臨細(xì)胞膜的親水性通道，而介導(dǎo)細(xì)胞間的通訊。一間隙連接間隙連接屬于細(xì)胞間通訊的一個(gè)特殊類型28Occuludingjunctions:sealcellstogetherinanepitheliuminawaythatpreventevensmallmoleculesfromleakingfromonesideofthesheettotheothertightjunctions(vertebratesonly，緊密連接)septatejunctions(invertebratesmainly)Anchoringjunctions:mechanicallyattachcells(andtheircytoskeletons)totheirneighborsortotheextracellularmatrixActinfilamentattachmentsitescell-celljunctions(adherensjunctions,粘附連接)cell-matrixjunctions(focaladhesions，焦點(diǎn)連接)intermediatefilamentattachmentsitescell-celljunctions(desmosomes，橋粒)cell-matrixjunctions(hemidesmosomes，半橋粒)Communicatingjunctions:mediatethepassageofchemicalorelectricalsignalsfromoneinteractingcelltoitspartnergapjunction（間隙連接）chemicalsynapses（化學(xué)突觸）plasmodesmata(plantsonly)細(xì)胞間連接的類型Occuludingjunctions:sealcel29細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)NC二間隙連接蛋白細(xì)胞外細(xì)胞內(nèi)NC二間隙連接蛋白30染料DiI和calcein轉(zhuǎn)移簡圖三間隙連接介導(dǎo)小分子水溶性物質(zhì)通過染料DiI和calcein轉(zhuǎn)移簡圖三間隙連接介導(dǎo)小分子水溶31三間隙連接與耳聾三間隙連接與耳聾32突變膜定位染料轉(zhuǎn)移亞細(xì)胞定位組裝其他文獻(xiàn)CX26M34T<—/<干擾wtCX26形成功能通道Martinet.al1999W44C<—/+Martinet.al1999W77R<<—GolgiER<Martinet.al1999CX31R180X——ER<<賀力強(qiáng)E183K——GolgiER賀力強(qiáng)141delI—GolgiER賀力強(qiáng)I141V+GolgiER賀力強(qiáng)CX30T5M＋—/干擾wtCX26形成功能通道Commonet.al2002突變膜定位染料轉(zhuǎn)移亞細(xì)胞定位組裝其他文獻(xiàn)CX26M34T<—33細(xì)胞間通訊和疾病優(yōu)質(zhì)課件34免疫組化表明野生型GJB3精確表達(dá)于耳蝸內(nèi)毛細(xì)胞、外毛細(xì)胞頂部和蝸神經(jīng)節(jié)蝸神經(jīng)節(jié)耳蝸內(nèi)毛細(xì)胞外毛細(xì)胞頂部蓋膜免疫組化表明野生型GJB3精確表達(dá)于耳蝸內(nèi)毛細(xì)胞、外毛細(xì)胞頂35GJB3耳聾錯(cuò)義和無義突變體分別定位于細(xì)胞高爾基體(Golgi)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)上，不能被正常組裝、也不能被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜上形成間隙連接通道***WTE183KR180X染料(姜黃素Luciferyellow)轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)證明GJB3耳聾突變體不能形成功能性間隙連接通道WTE183KR180XGolgiER間隙連接GJB3耳聾錯(cuò)義和