生物化学DAG-PKC信号传递途径

2.2.1DAG的生成CAs→1R→Gq→PLCEGF→EGFR(RTPK)→PLCDAGCH2-OOC-R1CH2-OOC-R1CH2-00C-R1CH–OOC-R2CH-OOC-R2CH-OOC-R2CH2-O-P-o-CH2CH2-N+-(CH3)3CH2-O-PCH2OHPPPC-PLDP磷脂酰胆碱(PC)磷脂酸(PL)DAG(参与长期应答)PIP22.2DAG-PKC信号传递途径(参与短期应答)2.2.2DAG激活蛋白激酶C(1)PKC的种类与结构单链多肽，586737aa,6783KD,12种亚型分为三大组：典型PKC新型PKC非典型PKC绞链区PKC从功能上分：4个保守区（C1C4）被5个可变区(V1V5)间隔开C1区：富含Cys，是DAG和PS的结合部位，同时含有假底物序列；C2区：是Ca2+结合部位；C3区：是ATP结合部位；C4区：是底物结合部位及酶活性区，可催化底物发生磷酸化由于各类PKC肽链N端调节区结构差异大，因而具有不同的活化机制。（2）PKC的活化过程①cPKCcPKCcPKC-Ca2+cPKC-Ca2+-DAG活性酶②nPKCnPKCnPKC－DAG活性酶③aPKCaPKC－PS活性酶Ca2+DAG绞链区断裂DAG诱导PS辅助蛋白酶DAG绞链区断裂PS辅助蛋白酶绞链区断裂蛋白酶“引爆复合物”2.2.3PKC的调节作用（1）参与代谢的调节①糖原合酶磷酸化而失活→↓糖原合成；②HMG-CoA还原酶磷酸化而失活→↓胆固醇合成。（2）参与Ca2+稳态的调节PKC使质膜上的钙泵磷酸化而活化→↑Ca2+外流（3）参与膜受体功能的调节PKC使RTPK胞内侧Ser/Thr发生磷酸化修饰，使受体钝化（4）调节靶基因转录TPA反应元件(TRE)NF-B转录因子血清反应因子(SRF)①TPA反应元件（TRE）途径受DAG-PKC调控的一段DNA碱基序列－－TGAGTCA－－被称为TPA反应元件。TPA——佛波醇酯，具有与DAG相似的性质，可以代替DAG激活PKC,作用于TGAGTCA，影响基因表达。在DAG-PKC途径中，生长因子→RTPK→PLC→DAG→PKC→进入核→使核内蛋白磷酸酶（PP）磷酸化而活化→活化PP可使核内激活蛋白－1（AP-1）脱磷酸而活化→活化AP-1与TPA反应元件（TRE）结合→基因表达→促进细胞生长、增殖、迁移。TPA(CDK2、Rb、P21、P27、膜蛋白)②NF-B反应途径——在细胞内保持低水平的持续活性。这对于维持免疫细胞的生长、发育，调节细胞因子、趋化因子、黏附因子、生长因子、氧化应激相关酶蛋白、急性时相蛋白等基因的表达，免疫功能的正常发挥具有重要生理意义。——在机体受到创伤性、感染性等刺激后，可使NF-B活性异常增高，导致大量慢性炎症因子（如IL-6、IL-8、GM-CSF、IL-1、TNF-等）过度释放，引起系统性反应综合症，严重时，全身多器官功能衰竭。NF-B组成型转录因子诱导型转录因子急性肺损伤、急慢性炎症反应、肿瘤形成与发展、心血管疾病的发病、动脉粥样硬化的形成、艾滋病病毒基因的活化等都与NF-B的过度活化有关。在病理状态下，如果能抑制NF-B的过度活化，则有可能缓解甚至治愈这些疾病，这已成为当前临床治疗学研究的热点课题。NF-B家族中，由P50、P65两个亚基构成的异二聚体，称为NF-B（p50-p65）。P65亚基:N端-核移位信号序列（NLS）含有DNA结合域基础状态下，NF-B异二聚体与I-B结合形成无活性的异三聚体,使分子中的NLS被I-B掩盖，只能停留在胞质中。NF-BI-B当细胞受到LPS、IL-1、TNF-、TPA等刺激时，可使I-B磷酸化激酶（IKK）迅速激活，IKK使I-B发生磷酸化修饰（I-B－Ser-P），I-B－Ser-P被泛素化（ubiquitin）,进而受到蛋白酶小体作用，使I-B降解而与NF-B分离，NF-B由此而活化，进入核，调节基因表达。IKK可以受到多种激酶活化，如MAPKK、PKC等，还受PP-2A抑制。细胞因子（TNF-）→膜受体（RTPK）→PLC→DAG→PKC→IKK-P→NF-BI-B-PubiquitinNF-BI-B-P-ubiquitin蛋白酶NF-B游离而活化使I-B降解活化NF-B进入核与靶基因B序列“－GGGACTTTCC-”特异结合上调多种炎症相关因子的基因表达引起多种急慢性炎症反应活化NF-B还可激活Bcl－2家族成员A1/BF1-1抑制TNF引起的细胞凋亡使肿瘤细胞成活。NF-B在一系列由细胞因子、炎症介质引起的疾病发生过程中起着非常重要的作用；除此外，NF-B的激活还参与了心血管病、肿瘤及多种病毒感染的发病过程。目前，人们试图从NF-B激活通路的多个环节——抑制I-B的降解、减少NF-B的合成、产生I-B突变体以抵抗蛋白酶的降解、P65的反义RNA等，设法阻断NF-B从静息态向激活态转变。③SRF反应途径细胞接受EGF信号刺激后→RTPK活化→PLC→DAG→PKC→SRF-P而活化→活化SRF进入核→作用于DNA中的SRF反应元件“CC[AT]6GG”→促进基因转录。④其他受PKC磷酸化的蛋白肌钙蛋白、微管蛋白、CDK2、Rb蛋白、p21、p27等3.膜受体－酪氨酸蛋白激酶途径Grb2→→→Ras-MAPK途径PLC→→DAG-PKC途径insulin-IR-PI3K-PKB途径FasL-Fas/CD95细胞凋亡途径TGF-Smad途径GF→RTPK→3.1Ras-MAPK途径Ras蛋白是癌基因ras表达产物，包括一大族小G蛋白。与前述的异三聚体G蛋白比较，小G蛋白有下列特性：1）单体2）分子量小，2030KD3）其活性以结合GDP或GTP两种形式变换，Ras-GTP(有活性)Ras-GDP(无活性)4）两种形式转换受GAP、GEF和GDI的调节5）不直接与膜受体（RTPK）连接。Ras-GDPRas-GTPGEFGDI内源性GTP酶GAPGTPGDP+--（无活性）（有活性）＋＋在GEF和GAP的交替作用下，使Ras蛋白活性受到激活或失活的调节。Pi将信号下传基础状态的Ras-GDP需要Grb2与GEF（SOS）形成的复合物（Grb2－GEF）作为衔接蛋白（接头分子），才能与膜受体RTPK相连接。RTPK-CH2-Grb2-CH3–GEF－Ras-GDP→Ras-GTP有丝分裂原激活蛋白激酶（MAPK）系统将信号传入核调节基因表达。MAPK系统：存在于胞质的一组蛋白Ser/Thr激酶兼底物分子。MAPK（mitogenactivatedproteinkinase），又称ERK，有丝分裂原蛋白激酶，或称胞外信号调节激酶，是将信号从胞质传入胞核的关键性调节蛋白MAPKK:MAPK激酶，又称MEK,催化MAPK磷酸化修饰MAPKKK:MAPKK激酶，又称Raf,催化MAPKK磷酸化，而其活性又受上游Ras-GTP激活Ras-GTP→MPKKK→MAPKK→MAPK→进入核→催化多种转录因子（TF）发生磷酸化修饰→调控基因表达Ras-MAPK途径MAPK-p可以激活一大类转录因子，如Jun、Fos、CBP等核内转录因子Rsk:核糖体S6激酶，在核内催化TF磷酸化；MKP:MAPK磷酸酶，使MAPK-P去磷酸而失活。许多生长因子，如EGF、PDGF、FGF、NGF等可以通过Ras-MAPK途径传递信息，以促进细胞的生长、增殖。该途径是维持细胞正常生长必不可少的。但当该途径被异常激活时，可导致细胞的异常增殖，是肿瘤发生、发展的一个重要原因。ras家族包括H-ras、K-ras和N-ras3个成员。许多人类肿瘤中发现有这3个基因的突变。其中K-ras的突变最普遍。ras基因突变→Ras蛋白活性被永久性激活，可引发多种肿瘤。如肺癌、结肠直肠癌及膀胱癌ras突变检测率为30％66％；胰腺癌为75％100％；侵袭性人类肿瘤可达90％。3.2PLC-DAG-PKC传递途径胰岛素→IR→IRS-1→PI3K→PIP3→PDK→PKB/Akt→Glc-T4→↑肌肉、脂肪细胞摄取GGSK-3-→GS→糖原合成↑→血糖↓↓PKB→PFK2→FBP2→促进葡萄糖分解P敲除PTP-1B基因小鼠高脂饮食→胰岛素抵抗3.3胰岛素信号转导途径3.4FasL-Fas/CD95细胞凋亡通路细胞凋亡（Apoptosis）：又称为细胞程序性死亡（PCD）是指细胞为了维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序死亡。从20世纪60年代初期，开始探索程序性细胞死亡的奥秘。布雷内：选择线虫作为对象研究基因与细胞分裂、分化、器官发育的关系；霍维茨：发现了线虫中控制细胞死亡的关键基因及其作用；并且证实了相应的基因也存在于人体中。苏尔斯顿：则描述了基因在程序性细胞死亡过程中的变化。SydneyBrennerH.RobertHorvitzJohnE.Sulston悉尼·布雷内罗伯特·霍维茨约翰·苏尔斯顿荣获2002年诺贝尔生理医学奖成就：发现了在器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因规则细胞凋亡的主要特征：（1）形态学变化：凋亡小体（2）生物化学变化：DNA片段化（180200bp长度）细胞凋亡的基本过程：接受凋亡信号→凋亡调控分子的相互作用→蛋白水解酶（Caspase）的活化→进入连续反应过程。参与细胞凋亡的主要成员：1.死亡受体途径：FasL-Fas/CD95,TNF-TNFR2.蛋白水解酶（Caspase1-14，3050KD酶原形式）caspase：cysteineaspartate-specificprotease天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶3.线粒体途径：Cyt.c，Bcl-2蛋白家族,Apaf-1,DNA内切核酸酶Caspase分两大类（人类有11种）：（一）参与炎症反应包括：Caspase-1、4、5、11、12和14；（二）参与细胞凋亡凋亡起动酶——Caspase-8和9；凋亡效应酶——Caspase-3、6和7.Bcl-2蛋白家族（分以下三类）：抗凋亡—促凋亡—细胞凋亡的主要途径：（一）死亡受体途径FasL-Fas/CD95-Caspase-8→或TNF-TNFR-Caspase-8→（二）线粒体途径由Bax-Cyt.C-Apaf-1-Caspase-9→死亡受体介导的凋亡途径线粒体介导的凋亡途径PI3K→PKB→使Bad和Caspase-9发生磷酸化而失活→使细胞存活死亡受体途径：FasL-CD95↓连接FADD↓激活Caspase-8↓激活Caspase-3、6、7↓细胞凋亡线粒体途径：Bax或Bak↓线粒体释放Cyt.c↓与Apaf-1形成凋亡体↓激活Caspase-9↓细胞凋亡细胞凋亡与医学1）参与调节胸腺细胞的成熟；2）HIV感染后，使CD4+细胞遭到特异性破坏，导致免疫功能缺陷；3）肿瘤细胞的凋亡受抑，导致肿瘤的发生；4）识别自身抗原的免疫活性细胞凋亡受抑，引起淋巴细胞增殖性的自身免疫性疾病；5）神经细胞凋亡过度，导致AD的发病3.5TGFβ-Smad传递途径该途径主要有两大类成员：TGFβ受体-Smad家族TGFβ受体是横跨细胞膜1次的Ser/Thr激酶型受体，主要有两个亚型：TGFβⅠR（479aa）和TGFβⅡR(565aa)，人类Smad蛋白家族主要有Smad1Smad8个成员，Smad蛋白家族分为三类：受体调节Smad——R-Smad共配体Smad——Co-Smad抑制性Smad——I-SmadR-Smad:(Smad1、2、3、5、8)Co-Smad:（Smad4）I-Smad:(Smad6、7)TGFβ-Smad传递途径TGFβ是一种多功能细胞因子，在免疫调节、造血调控、炎症反应等多个领域都起着十分重要的作用。TGFβ信号转导在肿瘤发生中呈多功能性：癌症早期：TGFβ抑制肿瘤细胞增殖或诱导其凋亡，起肿瘤抑制因子作用；肿瘤进展期：TGFβ对肿瘤细胞的抑制作用消