4G蛋白偶联信号通路 (2)

G蛋白偶联信号通路第二信使实际上是指生命信息跨膜传递体系。不同组织的不同细胞虽有很大差异，但总体可以分为三类：1.cAMP和cGMP信使体系2.DAG和IP3-Ca2+信使体系3.No-cGMP信使体系(1)cAMP发现第二信使获得1971年的诺贝尔医学和生理学奖细胞内的化学信号（第二信使）第二信使生成酶功能cAMPAC活化PKAcGMPGC活化PKGDAG/DGPLC活化PKCIP3PLC调节Ca2+释放Ca2+调节CaM-PK等神经酰胺神经鞘氨酯酶调节磷酸酯酶等cADPRADP核糖环化酶调节Ca2+释放NONOS调节GC（磷脂酶C）（合酶）鸟环酶利钠肽腺苷酸环化酶(adenylatecyclase，AC)是膜整合蛋白，能够将ATP转变成cAMP，引起细胞的信号应答。cAMP激活蛋白激酶A被cAMP激活的PKA,大多数在胞质溶胶中激活一些细胞质靶蛋白,少数被激活的PKA可以转移到细胞核中磷酸化某些重要的核蛋白,其中多数是被称为CREB(cAMPresponseelementbinding)的转录因子肝细胞对胰高血糖素和肾上腺素的应答糖原磷酸化酶•处于信息传递链中段的蛋白质磷酸化，除了对酶蛋白质及生理代谢起直接调节外，还往往通过使转录因子磷酸化调节核内的基因表达，由基因表达产物间接产生的影响更深刻，更具有主要的影响。cAMP-PKA通路调节基因转录cAMP信号的终止：cAMP磷酸二酯酶(PDE)cAMP信号传递模型cGMP—蛋白激酶途径cGMP膜受体与信号分子结合后，激活膜上的Gq蛋白(一种G蛋白)Gq蛋白→激活磷酸酯酶Cβ(phospholipaseCβ，PLC)→PLC将膜上的脂酰肌醇4，5-二磷酸(phosphatidylinositolbiphosphate，PIP2)分解为两个细胞内的第二信使：DAG和IP3，IP3动员细胞内源钙→使胞内Ca2+浓度升高；DG激活→蛋白激酶C(PKC)，PKC进一步使底物蛋白磷酸化，并可活化Na+/H+交换引起细胞内pH升高。该通路也称IP3、DAG、Ca2+信号通路§7.3.4G蛋白介导的信号传导通路——磷脂酰肌醇通路§7.3.4G蛋白介导的信号传导通路——磷脂酰肌醇通路（PIP2）DG+IP3磷脂酶在细胞内信使DG、IP3和Ca2+的形成中起着关键作用。内质网钙信号系统磷脂酰肌醇信号通路的最大特点是胞外信号被膜受体接受后，同时产生两个胞内信使，分别启动两个信号传递途径即IP3—Ca2+和DG—PKC途径，实现细胞对外界的应答，因此把这一信号系统称之为“双信使系统”。磷脂酶C●磷脂酶C-β相当于cAMP系统中的腺苷酸环化酶,也是膜整合蛋白,它的活性受Gq蛋白调节。●当信号分子识别并同受体结合后，激活Gq蛋白的亚基。通过扩散与磷脂酶C-β接触，并将磷脂酶C-β激活。●被激活的磷脂酶C-β水解质膜上的4，5-二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2)，产生第二信使：三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油(DAG)磷脂酰肌醇信号激活DAG，IP3的功能DAG：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同下激活PKCIP3：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使细胞内Ca2+释放IP3是一种水溶性分子，其主要作用是将储存在内质网中的Ca2+转移到细胞质基质中，使胞质中游离Ca2+浓度提高。信号的终止是通过去磷酸化形成自由的肌醇。二酰基甘油(DG)作为第二信使可活化与质膜结合的蛋白激酶C(PKC)。PKC是钙和磷脂酰丝氨酸依赖性酶，具有广泛的作用底物，参与众多生理过程，既涉及许多细胞“短期生理效应”如细胞分泌、肌肉收缩等，又涉及细胞增殖、分化等“长期生理效应”。DG可被DG激酶磷酸化为磷脂酸或被DG酯酶水解成酯酰甘油两种途径而终止其信使作用。静息状态时，G蛋白的α亚基上结合的是GDP，没有活性，磷脂酶C也是处于非活性状态。第二信使IP3/DAG以前体PIP2存在。内质网上的Ca2+离子配体闸门通道是关闭的，蛋白激酶C也是以可溶的非活性状态存在于细胞质中。•IP3与内质网上的IP3配体门钙通道结合，开启钙通道，使胞内Ca2+浓度升高，激活各类依赖钙离子的蛋白。•DG结合于质膜上，可活化与质膜结合的蛋白激酶C（ProteinKinaseC，PKC）。PKC以非活性形式分布于细胞溶质中，当细胞接受刺激，产生IP3，使Ca2+浓度升高，PKC便转位到质膜内表面，被DG活化，PKC可以使蛋白质的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化使不同的细胞产生不同的反应，如细胞分泌、肌肉收缩、细胞增殖和分化等。IP3和DG的作用•对代谢的调节作用：PKC被激活后可引起一系列靶蛋白的丝氨酸和（或）苏氨酸残基发生磷酸化反应。•靶蛋白包括质膜受体、膜蛋白和多种酶。•PKC能催化质膜的Ca2+通道磷酸化，促进Ca2+流入胞内，提高胞浆Ca2+浓度；•PKC也能催化肌浆网的Ca2+—ATP酶磷酸化，使钙进入肌浆网，降低胞浆的Ca2+浓度。•由此可见，PKC能调节多种生理活动，使之处于动态平衡。*PKC的生理功能•PKC对基因的活化过程可分为早期反应和晚期反应两个阶段。•PKC能使早期基因的反式作用因子磷酸化，加速早期基因的表达。早期基因多数为细胞原癌基因（如c-fos、、AP1、c-jun蛋白），它们表达的蛋白质具有跨越核膜传递信息之功能，因此称为第三信使。•第三信使受磷酸化修饰后，最终活化晚期反应基因并导致细胞增生或核型变化。②调节基因表达PKC对基因的活化分为早期反应和晚期反应。PKC对基因的早期活化和晚期活化目录细胞核在许多细胞中，PKC的活化可增强特殊基因转录。有两条途径：①PKC激活一条蛋白激酶的级联反应，导致基因调控蛋白的磷酸化和激活；②PKC的活化，导致一种抑制蛋白的磷酸化，使基因调控蛋白摆脱抑制状态释放出来，进入细胞核，刺激特殊基因的转录。蛋白激酶C的作用