生物化学-细胞信号转导.ppt

第十五章 细胞信号转导,Cell to Cell Signaling,第一节 信息物质,一、细胞间信息物质,概念：凡由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质统称为细胞间信息物质,分类：神经递质,内分泌激素,气体信号,局部化学介质,二 细胞内信息物质,概念：在细胞内传递细胞调控信号的化学物质称为细胞内信息物质,分类：包括无机离子，脂类衍生物，糖类衍生物，核苷酸，信号蛋白分子等。,自分泌信号（autocrine signal）对同种细胞或分泌细胞自身起调节作用,自分泌信号,旁分泌信号,内分泌信号,血液循环,Secondary messenger,在细胞内传递信息的小分子化合物称为第二信使,第二节 受体,概念：是细胞膜上或细胞内能识别生物活性分子并与之结合的成分，它能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部,配体（ligand)：能与受体呈特异性结合的生物活性分子,receptor,激素与受体的结合特征,1.高度专一性,2.高度亲和力,3.可饱和性,4.激素与受体的结合曲线 呈可饱和状态,5.特定的作用模式,受体的分类、结构与功能,环状受体,G蛋白偶联受体,单个跨膜的螺旋受体,具有鸟苷酸环化酶活性的受体,受体本身构成离子通道。当其结合域与配体结合后，受体变构使通道开放或关闭，引起或切断阳离子、阴离子的流动，从而传递信息。如谷氨酸受体与谷氨酸结合时，通道开放，突触后膜的Na+、K+通透性增强，膜电位下降而产生兴奋性突触后电位。,G蛋白偶联区,激素 受体 G蛋白 第二信使 蛋白激酶 酶或功能蛋白 生物学效应,G蛋白有多种，常见的有激动型G蛋白（Gs），抑制型G蛋白（Gi），磷脂酶C型G蛋白（Gp）。各种G蛋白均有-亚基可被霍乱毒素或百日咳毒素进行ADP-核糖基化的修饰部位。霍乱毒素能激活Gs而激活AC，百日咳毒素则能激活Gi而抑制AC。,图 通过G蛋白的转导作用,受体本身具有酪氨酸蛋白激酶（tyrosine kinase）活性。这些受体都是跨膜糖蛋白。胞外部分构成结合域与结合配体，胞内部分的特点使有较多可以被磷酸化的酪氨酸残基。,图 通过膜受体酪氨酸激酶进行的信号转导,受体分为膜受体和可溶性受体。膜受体的配体为心钠素和鸟苷蛋白，可溶性受体的配体为NO和CO,胞内受体,由400-1000个残基组成的单体蛋白，多为反式作用因子。与配体结合可与DNA顺式作用元件相互作用，以调节基因转录。,DNA结合区,HBD,高度可变区,NH2-,-COOH,AF1：具细胞和启 动子特异性，但无配体依 赖性（同源性几乎0%）,二聚体化区NLS（铰链区）（同源性42-94%）,AF2：配体依赖性NLS：配体依赖性二聚体化区HSP结合区（同源性15-57%）,胞内受体结构示意图,注：AF 转录激活功能区（activation function）NLS 核定位信号（nuclear localization signal）HSP 热休克蛋白（heat shock protein）HBD 激素结合区（hormone binding doman,两个锌指结构富含Arg、Lys,受体活性的调节,1、磷酸化和脱磷酸化作用2、膜磷脂代谢的影响3、酶促水解作用4、G蛋白的调节,受体下调（down regulation）调节因 素作用下，受体数目减少和（或）对配体结合力降低与失敏。受体上调（up regulation）与上述相反。,方式,机制,第三节 信息的传递途径,膜受体介导的信息传递,此类激素包括胰岛素、甲状旁腺素等蛋白类激素、生长因子等肽类激素及肾上腺素等儿茶酚按类激素。这些激素都是亲水性的，难以越过由脂双层构成的细胞表面的质膜。这类激素常通过跨膜传递途径将信号传递到细胞内。然后通过第二信使，将信号逐级放大，产生显著代谢效应。跨膜信号传递不止一条，其中以A激酶通路，C激酶通路与酪氨酸酪蛋白激酶通路最为重要。,一、cAMP蛋白激酶途径,PKA是一种由四聚体组成的别构酶，其中C为催化亚基，R为调节亚基，每个亚基上有2个cAMP结合位点，调节亚基与催化亚基相结合时，PKA呈无活性状态，当4分子cAMP与两个调节亚基结合后，调节亚基脱落，游离的催化亚基具有蛋白激酶活性(如下图)。PKA的激活过程需要Mg2+,二Ca2+-依赖性蛋白激酶途径,三、cGMP蛋白激酶途径,四、酪氨酸蛋白激酶途径,五、核因子B途径,核因子B（NF-B）体系主要涉及机体防御反应、组织损伤和应激、细胞分化和凋亡以及肿瘤生长抑制过程的信息传递。在多数细胞浆内NF-B与抑制蛋白结合或无活性复合物，当信息物质作用于相应受体后，磷酸化抑制蛋白使NF-B脱落而活化，NF-B进入胞核影响基因转录。病毒感染，脂多糖，活性氧中间体，佛波脂及PKA，PKC等可直接激活此系统。,