第四節(jié)-信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)課件

第四節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)

2002年2月第四節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)2002年2月1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)真核生物的細(xì)胞核含有細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化和細(xì)胞程序性死亡(細(xì)胞凋亡)所需要的全部信息。至于細(xì)胞該進(jìn)行哪一個(gè)程序，則取決于細(xì)胞對(duì)外來(lái)刺激應(yīng)答時(shí)向細(xì)胞核輸入了什么樣的信號(hào)。所以，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)幾乎涵蓋了所有的生命現(xiàn)象。我們可以從以下各個(gè)方面來(lái)了解信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)真核生物的細(xì)胞核含有細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化2一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)

雖然信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引起的細(xì)胞反應(yīng)形式豐富多采，但是，追根尋源，細(xì)胞行為的改變是由于細(xì)胞內(nèi)的遺傳程序發(fā)生改變而造成的。細(xì)胞外信號(hào)引起細(xì)胞表型與行為的變化，是細(xì)胞對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生基因轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的結(jié)果。一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)雖然信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引起的細(xì)胞反應(yīng)形式豐富多3一、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)

研究表明，（l）不同的刺激信號(hào)作用于同樣的細(xì)胞，可以激活不同的基因轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)生不同的細(xì)胞行為；（2）不同的刺激信號(hào)作用于同樣的細(xì)胞，也可以激活相同的基因，產(chǎn)生類(lèi)似的細(xì)胞行為；一、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)研究表明，（l）不同的刺激信號(hào)作用4一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)

（3）同一種刺激信號(hào)作用于不同類(lèi)型的細(xì)胞卻可以激活不同的細(xì)胞反應(yīng)；（4）同樣的刺激信號(hào)，由于作用于細(xì)胞的強(qiáng)度或者作用持續(xù)時(shí)間的不同，卻可以誘導(dǎo)不同基因的表達(dá)。一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)（3）同一種刺激信號(hào)作用于不同類(lèi)型的5一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)

所以，研究細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄響應(yīng)，對(duì)于闡明信號(hào)刺激所造成的生物學(xué)反應(yīng)過(guò)程及其機(jī)制有著十分重要的意義。所謂信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)是指在信號(hào)刺激下靶細(xì)胞內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄的激活過(guò)程。一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)所以，研究細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄響應(yīng)，對(duì)6一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)

如果能夠搞清楚各種信號(hào)分子在各種細(xì)胞或者生物體中誘導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄的過(guò)程和分子機(jī)制，就有可能對(duì)信號(hào)引發(fā)的各種生理反應(yīng)作出合理的解釋。一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)如果能夠搞清楚各種信號(hào)分子在各種細(xì)胞7

(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制

基因轉(zhuǎn)錄是由基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)5’上游的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)元件與調(diào)節(jié)控制基因表達(dá)的各種蛋白質(zhì)因子，主要是轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用發(fā)動(dòng)的。(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制

基因轉(zhuǎn)錄是由基因轉(zhuǎn)錄8

(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制過(guò)程中最關(guān)鍵的反應(yīng)步驟是激活轉(zhuǎn)錄因子。所以，細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的基本機(jī)制就是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑最終激活了轉(zhuǎn)錄因子，并使它們所制動(dòng)的基因表達(dá)和造成細(xì)胞行為的改變。(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制過(guò)程中最關(guān)鍵的反應(yīng)步驟是激活9

(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制正因?yàn)檫@樣，我們常常把信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)叫做：信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)造成的轉(zhuǎn)錄因子激活過(guò)程。(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制正因?yàn)檫@樣，我們常常把信號(hào)轉(zhuǎn)10

(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制按照受體在細(xì)胞中的存在形式，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)可以有兩種方式第一種是細(xì)胞外的信號(hào)分子與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合，引發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，造成細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制按照受體在細(xì)胞中的存在形式，11

(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制第二種是有一些細(xì)胞外信號(hào)分子(比如甾體激素)的受體的并不在細(xì)胞膜上，而在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。雖說(shuō)轉(zhuǎn)錄響應(yīng)有上述兩種方式，但其本質(zhì)是一樣的。(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制第二種是有一些細(xì)胞外信號(hào)分子12

(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制即信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程激活了轉(zhuǎn)錄因子，從而激活了基因表達(dá)。因此認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)錄因子的激活過(guò)程與機(jī)制，就是了解信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的關(guān)鍵。因此有兩個(gè)問(wèn)題需要加以強(qiáng)調(diào)，一個(gè)是轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的過(guò)程；另一個(gè)是轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)。(一)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的機(jī)制即信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程激活了轉(zhuǎn)錄因子131．轉(zhuǎn)錄響應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)錄響應(yīng)過(guò)程有三部曲：(l)、轉(zhuǎn)錄因子受控移位，進(jìn)入細(xì)胞核。(2)、轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合。(3)、轉(zhuǎn)錄因子的激活。1．轉(zhuǎn)錄響應(yīng)過(guò)程轉(zhuǎn)錄響應(yīng)過(guò)程有三部曲：142、轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)

轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的結(jié)果往往使細(xì)胞發(fā)生不可逆的變化，所以細(xì)胞對(duì)信號(hào)刺激產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄響應(yīng)抱著十分認(rèn)真、十分謹(jǐn)慎和十分嚴(yán)肅的態(tài)度。2、轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的結(jié)果往往使細(xì)胞發(fā)生不可逆的152、轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)

在開(kāi)始時(shí)細(xì)胞對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)常常是暫時(shí)性的，即細(xì)胞先作出一點(diǎn)點(diǎn)響應(yīng)，然后停下來(lái)：看一看，這些信號(hào)刺激是否繼續(xù)存在；想一想：是否要繼續(xù)作出響應(yīng)，問(wèn)一問(wèn)：自已是否已經(jīng)作出決定，是否已經(jīng)下死決心，從此一去不復(fù)返地發(fā)生改變—分裂、分化或者環(huán)亡!2、轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)在開(kāi)始時(shí)細(xì)胞對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)常常是162、轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)

這說(shuō)明，在應(yīng)激發(fā)生以前，有一個(gè)負(fù)調(diào)機(jī)制在起作用。負(fù)調(diào)作用的機(jī)制之一是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)合成作用合成了一些抑制蛋白，它們與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的響應(yīng)元件—DNA或者基因轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，阻止轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的發(fā)生。因此，蛋白質(zhì)合成抑制劑本身可以激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)。2、轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)這說(shuō)明，在應(yīng)激發(fā)生以前，有一個(gè)負(fù)調(diào)機(jī)制172、轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)

另一個(gè)負(fù)調(diào)機(jī)制是磷酸酯酶的作用。它使轉(zhuǎn)錄因子去磷酸化而失活。因此，磷酸酯酶是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的常見(jiàn)抑制劑。

2、轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)

另一個(gè)負(fù)調(diào)機(jī)制是磷酸酯酶的作用18綜上所述，雖然信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)過(guò)程繁瑣，調(diào)節(jié)復(fù)雜，但貫穿所有這些過(guò)程與調(diào)節(jié)機(jī)制的一個(gè)共同的核心問(wèn)題就是蛋白質(zhì)的可逆磷酸化作用。這個(gè)作用不僅在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的各個(gè)步驟和階段起著作用，特別是在受體的激活或者與受體偶聯(lián)的蛋白質(zhì)磷酸激酶的激活；這些激酶的底物以及各種信號(hào)子的級(jí)聯(lián)激活過(guò)程中起著決定性的作用。而且在轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的各個(gè)步驟的發(fā)生進(jìn)行過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)控制作用。綜上所述，雖然信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)過(guò)程繁瑣，調(diào)節(jié)復(fù)雜，但貫穿所19(二)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的專(zhuān)一性及其調(diào)節(jié)為什么同樣的信號(hào)刺激作用于不同的細(xì)胞可以引發(fā)不同的細(xì)胞行為變化?

為什么不同的信號(hào)刺激作用于同樣的細(xì)胞可以引發(fā)類(lèi)似的細(xì)胞反應(yīng)?其原因就是因?yàn)樾盘?hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)有專(zhuān)一性。(二)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的專(zhuān)一性及其調(diào)節(jié)為什么同樣的信號(hào)刺20(二)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的專(zhuān)一性及其調(diào)節(jié)所謂信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的專(zhuān)一性指的是：（l）細(xì)胞是如何將給定的信號(hào)刺激專(zhuān)一地使至于激活特殊的轉(zhuǎn)錄因子的?（2）被專(zhuān)一激活的轉(zhuǎn)錄因子是如何使專(zhuān)一基因表達(dá)的?（3）不同性質(zhì)和強(qiáng)度的信號(hào)刺激是如何產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的?這些都是生命科學(xué)研究中的熱點(diǎn)問(wèn)題。(二)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)轉(zhuǎn)錄晌應(yīng)的專(zhuān)一性及其調(diào)節(jié)所謂信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響211、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)專(zhuān)一性的調(diào)節(jié)控制體現(xiàn)在如下方面：(1)信號(hào)分子之間相互接近的可能性。許多信號(hào)分子是磷酸化激酶，它們必須與底物接近并將底物可逆地磷酸化，使其活化，才能使信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程得以進(jìn)行到底。1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)專(zhuān)一性的調(diào)節(jié)控制221、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性如果存在著物理學(xué)上的障礙，如存在于不同的空間間隔，它們的分子結(jié)構(gòu)相互抵觸，它們的分子修飾封閉了相互作用的位點(diǎn)等。這些都使得激酶不能與其潛在的底物接近并作用于它，從而影響信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)。1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性如果存在著物理學(xué)上的障礙，如存在于231、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性如，酵母對(duì)信息素的刺激響應(yīng)時(shí)，MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的STE5蛋白起著信號(hào)分子級(jí)聯(lián)反應(yīng)中其他成員助船塢平臺(tái)的作用，從而限制了它和其他信號(hào)分子之間的交談與溝通。1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性如，酵母對(duì)信息素的刺激響應(yīng)時(shí)，MA241、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性此外，在有些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，多個(gè)信號(hào)分子相互結(jié)合，形成相當(dāng)穩(wěn)定的蛋白質(zhì)復(fù)合物。這樣顯然有利于信號(hào)分子之間的相互作用，并使信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程能夠比較順利地進(jìn)行；1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性此外，在有些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，多個(gè)信251、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性(2)參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的激酶的底物專(zhuān)一性。激酶的底物通常有不止一個(gè)的磷酸化位點(diǎn)，它們都可以被一種激酶磷酸化，也可以分別被不同的激酶磷酸化。1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性(2)參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的激酶的底物專(zhuān)261、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性比如，轉(zhuǎn)錄因子EIH有七個(gè)磷酸化位點(diǎn)。只有它們都被磷酸化后，這個(gè)轉(zhuǎn)錄因子才能被激活。而只有專(zhuān)一的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑才能激活使這些位點(diǎn)磷酸化的激酶ERK2。1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性比如，轉(zhuǎn)錄因子EIH有七個(gè)磷酸化位271、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性這樣，就保證并加強(qiáng)了這種轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的專(zhuān)一性。此外，激酶底物的磷酸化位點(diǎn)或者非磷酸化位點(diǎn)之間的物理學(xué)相互作用也會(huì)影響激酶對(duì)底物的識(shí)別和作用，這也影響著轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的專(zhuān)一性；1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性這樣，就保證并加強(qiáng)了這種轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的281、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性(3)轉(zhuǎn)錄因子本身與DNA結(jié)合的專(zhuān)一性。轉(zhuǎn)錄因子只有激活專(zhuān)一基因的表達(dá)才能表現(xiàn)出轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的專(zhuān)一性。許多轉(zhuǎn)錄因子必須以寡聚體方式或者與其他基因調(diào)控蛋白結(jié)合形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物才能與DNA結(jié)合并激活轉(zhuǎn)錄。這樣的蛋白質(zhì)復(fù)合物有不同的DNA結(jié)合專(zhuān)一性。1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性(3)轉(zhuǎn)錄因子本身與DNA結(jié)合的291、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性比如，Jun和Fos結(jié)合為APl蛋白，專(zhuān)一作用與有API位點(diǎn)的DNA元件。而Jun與AT2或者CREB蛋白結(jié)合則專(zhuān)一地與CRE樣的DNA元件結(jié)合。不同的STAT二聚體也有稍稍不同的DNA結(jié)合序列專(zhuān)一性；1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性比如，Jun和Fos結(jié)合為APl301、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性(4)轉(zhuǎn)錄因子之間相互作用對(duì)轉(zhuǎn)錄專(zhuān)一性的影響。一般而言，轉(zhuǎn)錄因子有自己固有的DNA結(jié)合專(zhuān)一性。但是轉(zhuǎn)錄因子與轉(zhuǎn)錄因子的相互作用會(huì)改變某個(gè)轉(zhuǎn)錄因子原有的DNA結(jié)合專(zhuān)一性，使它能夠與其他DNA元件結(jié)合。甚至，轉(zhuǎn)錄因子可以與其他蛋白質(zhì)因子相互作用而改變其靶基因位點(diǎn)。1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性(4)轉(zhuǎn)錄因子之間相互作用對(duì)轉(zhuǎn)錄311、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性比如，酵母的轉(zhuǎn)錄因子STE12與有細(xì)胞專(zhuān)一性的蛋白質(zhì)因子結(jié)合，在酵母結(jié)合型變化調(diào)節(jié)中起重要作用。上述各種因素綜合起作用的結(jié)果就使得在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)過(guò)程中專(zhuān)一性的轉(zhuǎn)錄因子被激活。1、轉(zhuǎn)錄因子激活的專(zhuān)一性比如，酵母的轉(zhuǎn)錄因子STE12與322．被激活基因的專(zhuān)一性為什么許多不同的信號(hào)刺激都可以誘導(dǎo)相同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，但是最終卻激活了不同基因的表達(dá)呢?細(xì)胞的基因表達(dá)對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)響應(yīng)的專(zhuān)一性是什么呢？2．被激活基因的專(zhuān)一性為什么許多不同的信號(hào)刺激都可以誘導(dǎo)相332．被激活基因的專(zhuān)一性產(chǎn)生這種機(jī)制的根源是：(1)細(xì)胞發(fā)育與進(jìn)化的歷史遺跡。它們體現(xiàn)為：（A）受信號(hào)刺激調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子的靶基因元件有容易接近的、松散的和舒展的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，或者有不容易接近的、壓縮的和致密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)將嚴(yán)重影響染色質(zhì)區(qū)基因的轉(zhuǎn)錄可能性。當(dāng)然，也對(duì)其專(zhuān)一性產(chǎn)生影響。2．被激活基因的專(zhuān)一性產(chǎn)生這種機(jī)制的根源是：342．被激活基因的專(zhuān)一性（B）受信號(hào)刺激調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子常常需要與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)因子相互作用才能激活基因轉(zhuǎn)錄。而這些細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)因子常常是有細(xì)胞類(lèi)型專(zhuān)一性的。最突出的例子就是酵母對(duì)信息素刺激作出的細(xì)胞結(jié)合類(lèi)型轉(zhuǎn)變響應(yīng)。2．被激活基因的專(zhuān)一性（B）受信號(hào)刺激調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子常常需352．被激活基因的專(zhuān)一性信息素刺激都激活了酵母細(xì)胞中的MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。并激活轉(zhuǎn)錄因子STE12。但是，STE12必須與另一個(gè)蛋白質(zhì)因子，即MAT蛋白結(jié)合才能與DNA相互作用和激活基因表達(dá)。而MAT蛋白是有細(xì)胞類(lèi)型專(zhuān)一性的。在酵母的a結(jié)合型細(xì)胞中，有MATa-l蛋白。2．被激活基因的專(zhuān)一性信息素刺激都激活了酵母細(xì)胞中的MAP362．被激活基因的專(zhuān)一性STE12與這個(gè)蛋白質(zhì)因子相互作用的結(jié)果是使酵母受到信息素信號(hào)刺激后最終激活a結(jié)合型基因的表達(dá)，使酵母細(xì)胞變成為a結(jié)合型。而與決定a結(jié)合型的基因的表達(dá)的蛋白質(zhì)因子是MATa2蛋白。STE12與這個(gè)蛋白結(jié)合并激活a結(jié)合型專(zhuān)一基因表達(dá)，使酵母細(xì)胞變?yōu)閍結(jié)合型細(xì)胞。當(dāng)然，從根本上說(shuō)，不同類(lèi)型的酵母細(xì)胞有不同的基因表達(dá)調(diào)控蛋白，這也是細(xì)胞發(fā)育與進(jìn)化的歷史結(jié)果2．被激活基因的專(zhuān)一性STE12與這個(gè)蛋白質(zhì)因子相互作用的372．被激活基因的專(zhuān)一性(2)轉(zhuǎn)錄因子的相互作用。這種相互作用將增強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)的專(zhuān)一性。由于許多基因啟動(dòng)子的激活需要有多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子同時(shí)存在，這就影響和決定了細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)刺激的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)有特殊的專(zhuān)一性。2．被激活基因的專(zhuān)一性(2)轉(zhuǎn)錄因子的相互作用。382．被激活基因的專(zhuān)一性比如，如果某個(gè)啟動(dòng)子上有多個(gè)激活它本身所需要的、受信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)的基因調(diào)控元件。那么，這個(gè)啟動(dòng)子將能夠與多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合并被它們激活。于是，能夠同時(shí)激活所有這些轉(zhuǎn)錄因子的信號(hào)刺激將激活這個(gè)基因；2．被激活基因的專(zhuān)一性比如，如果某個(gè)啟動(dòng)子上有多個(gè)激活它本392．被激活基因的專(zhuān)一性而只能夠激活一部分轉(zhuǎn)錄因子的信號(hào)刺激將不足以激活這個(gè)基因轉(zhuǎn)錄。同樣，如果這些轉(zhuǎn)錄因子來(lái)自不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，那么，這些信號(hào)將會(huì)被細(xì)胞匯集、分析和整合，通過(guò)形成細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)而起作用。2．被激活基因的專(zhuān)一性而只能夠激活一部分轉(zhuǎn)錄因子的信號(hào)刺激402．被激活基因的專(zhuān)一性這種結(jié)合于同一個(gè)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)同相互作用還可以改變轉(zhuǎn)錄因子的行為決定著一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活的轉(zhuǎn)錄因子究竟是激活還是抑制基因轉(zhuǎn)錄決定著靶啟動(dòng)子的活性表達(dá)持續(xù)時(shí)間是被延長(zhǎng)還是被縮短。2．被激活基因的專(zhuān)一性這種結(jié)合于同一個(gè)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)412．被激活基因的專(zhuān)一性所以，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)是十分復(fù)雜的，是受到許多因素制約的。但是，也是有很強(qiáng)的專(zhuān)一性的。正是這種專(zhuān)一性使細(xì)胞對(duì)信號(hào)刺激能夠作出不同的響應(yīng)，產(chǎn)生不同的生理變化。

2．被激活基因的專(zhuān)一性所以，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)是十分復(fù)422．被激活基因的專(zhuān)一性（3）不同強(qiáng)度的信號(hào)刺激和持續(xù)時(shí)間不同的信號(hào)刺激所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)差異。完全相同的信號(hào)刺激，僅僅由于它的強(qiáng)度或者作用持續(xù)時(shí)間的不同，或者兩者都不同，就可以使細(xì)胞作出完全不同的響應(yīng)，在極端時(shí)清況下，細(xì)胞或者分裂，或者分化，或者死亡。2．被激活基因的專(zhuān)一性（3）不同強(qiáng)度的信號(hào)刺激和持續(xù)時(shí)間不432．被激活基因的專(zhuān)一性信號(hào)刺激的小小差異，竟然可以通過(guò)基因表達(dá)的專(zhuān)一性改變而造成細(xì)胞行為的大大變化，這真是性命悠關(guān)的響應(yīng)和決定!這種專(zhuān)一性產(chǎn)生的機(jī)制還是一個(gè)迷。2．被激活基因的專(zhuān)一性信號(hào)刺激的小小差異，竟然可以通過(guò)基因442．被激活基因的專(zhuān)一性研究認(rèn)為，有下列因素參與專(zhuān)一性的調(diào)節(jié)：a，轉(zhuǎn)錄因子在細(xì)胞核內(nèi)的濃度梯度。它可以使細(xì)胞核內(nèi)的不同區(qū)間有不同的基因表達(dá)被激活；b，轉(zhuǎn)錄因子在靶基因的調(diào)控元件上結(jié)合位點(diǎn)數(shù)量的多少。轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)數(shù)量多的基因在轉(zhuǎn)錄因子濃度低的細(xì)胞核內(nèi)區(qū)間的表達(dá)就受到影響。相反，結(jié)合位點(diǎn)少的基因就容易被激活；2．被激活基因的專(zhuān)一性研究認(rèn)為，有下列因素參與專(zhuān)一性的調(diào)節(jié)452．被激活基因的專(zhuān)一性c，轉(zhuǎn)錄因子與基因調(diào)接元件的相對(duì)結(jié)合親和力?？上攵?，這種親和力將嚴(yán)重影響基因轉(zhuǎn)錄的激活。結(jié)合親和力低的基因?qū)⒅辉谵D(zhuǎn)錄因子濃度高的細(xì)胞核內(nèi)區(qū)間激活；而結(jié)合親和力高的基因?qū)⒖梢栽谵D(zhuǎn)錄因子濃度低的細(xì)胞核內(nèi)區(qū)間激活。2．被激活基因的專(zhuān)一性c，轉(zhuǎn)錄因子與基因調(diào)接元件的相對(duì)結(jié)合462．被激活基因的專(zhuān)一性d，轉(zhuǎn)錄因子與其他蛋白質(zhì)因子的相互作用。有些基因的表達(dá)除了需要專(zhuān)一的轉(zhuǎn)錄因子外，還需要其他蛋白質(zhì)因子的參與。后者的產(chǎn)生有時(shí)需要積累一定數(shù)量的這種專(zhuān)一轉(zhuǎn)錄因子后才能進(jìn)行。所以，只有在信號(hào)刺激進(jìn)行到相當(dāng)時(shí)間后，或者達(dá)到相當(dāng)強(qiáng)度后這些基因才能表達(dá)。2．被激活基因的專(zhuān)一性d，轉(zhuǎn)錄因子與其他蛋白質(zhì)因子的相互作47

綜上所述，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的，受諸多因素影響的過(guò)程。它既受到先天的遺傳程序的調(diào)控，也受到后天的細(xì)胞內(nèi)外各種因素的調(diào)控。但是，無(wú)論如何，轉(zhuǎn)錄響應(yīng)是細(xì)胞對(duì)信號(hào)刺激作出生理反應(yīng)的根本機(jī)制。只有對(duì)這個(gè)機(jī)制深入研究，加以闡明，才能認(rèn)識(shí)和理解信號(hào)刺激的作用機(jī)制并在實(shí)踐中加以利用。這是生命科學(xué)研究者們一個(gè)共同的任務(wù)。

綜上所述，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的，受諸多因素影響的48二信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與細(xì)胞增殖

生長(zhǎng)因子刺激處于G0期的細(xì)胞時(shí)，能夠使細(xì)胞開(kāi)始增殖。這個(gè)現(xiàn)象是通過(guò)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路實(shí)現(xiàn)的。在受到激素和神經(jīng)遞質(zhì)刺激時(shí)，細(xì)胞作出的應(yīng)答是短時(shí)間的細(xì)胞內(nèi)代謝通路的改變。二信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與細(xì)胞增殖生長(zhǎng)因子刺激處于G0期的細(xì)胞時(shí)，能夠49二信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與細(xì)胞增殖

與此不同，細(xì)胞對(duì)增殖刺激作出應(yīng)答時(shí)需要合成新的蛋白質(zhì)，并發(fā)揮這些蛋白質(zhì)的功能。這是一種持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的過(guò)程。因此，在控制增殖時(shí)，基因表達(dá)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用非常重要。有一些系統(tǒng)對(duì)于這種研究很有幫助。二信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與細(xì)胞增殖與此不同，細(xì)胞對(duì)增殖刺激作出應(yīng)答時(shí)需50三信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞分化響應(yīng)許多因素與細(xì)胞分化有關(guān)。比如細(xì)胞因子IL-3，GM-CSF，G-CSF，LIF，TGF，TPO等等都是與細(xì)胞分化相關(guān)的因子。它們促使細(xì)胞分化的作用是通過(guò)介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)而實(shí)現(xiàn)的。三信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞分化響應(yīng)許多因素與細(xì)胞分化有關(guān)。比如細(xì)胞因51三信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞分化響應(yīng)以T細(xì)胞分化為例，未致敏的T細(xì)胞能夠以一種靈活和多樣的方式來(lái)對(duì)環(huán)境的信號(hào)作出響應(yīng)，并最終分化為T(mén)h1或者Th2細(xì)胞。這些細(xì)胞分別行使不同的免疫功能。三信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞分化響應(yīng)以T細(xì)胞分化為例，未致敏的T細(xì)胞能52三信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞分化響應(yīng)Th1細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子激活細(xì)胞毒性和發(fā)炎，誘導(dǎo)出遲發(fā)型的高敏感性反應(yīng)，起著細(xì)胞免疫作用；而Th2細(xì)胞則通過(guò)刺激IgE的產(chǎn)生和刺激嗜曙紅細(xì)胞的增殖與發(fā)揮作用而產(chǎn)生強(qiáng)烈的抗體反應(yīng)和變態(tài)反應(yīng)，起著體液免疫的作用。三信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞分化響應(yīng)Th1細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子激活細(xì)胞毒53四信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是一種細(xì)胞自殺機(jī)制它使后生生物得以控制其組織中細(xì)胞的數(shù)目并有助于消除個(gè)別危害生物整體生存的細(xì)胞，在個(gè)體發(fā)育和維持機(jī)體平衡中發(fā)揮重要作用。四信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡是一種細(xì)胞自殺機(jī)制54四信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞凋亡

在胚胎發(fā)育的形態(tài)發(fā)生階段和突觸生成階段都有細(xì)胞凋亡在成年動(dòng)物的組織轉(zhuǎn)換階段和免疫應(yīng)答的結(jié)束階段也有細(xì)胞凋亡，四信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞凋亡在胚胎發(fā)育的形態(tài)發(fā)生階段和突觸生成階55四信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞凋亡

比如，在妊娠2個(gè)月時(shí)，人類(lèi)女性胎兒的卵母細(xì)胞數(shù)目就開(kāi)始增加，到7個(gè)月時(shí)達(dá)到高峰，有700萬(wàn)個(gè)之多。不久其數(shù)量卻因細(xì)胞凋亡而急劇減少。殘存的卵母細(xì)胞在發(fā)育的卵胞中