第九章-细胞信号转导知识点总结

第九章细胞信号转导细胞通讯：一个信号产生细胞发出的信息通过介质（又称配体）传递到另一个靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过信号转导产生靶细胞内一系列的生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应。信号传导：是指信号分子从合成的细胞中释放出来，然后进行传递。信号传导强调信号的产生、分泌与传送。信号转导：是指信号的识别、转移与转换，包括配体与受体的结合、第二信使的产生及其后的级联反应等。信号转导强调信号的接收与接收后信号转换的方式与结果。受体：是一类能够结合细胞外特异性信号分子并启动细胞反应的蛋白质。第二信使：细胞外信号分子不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，经信号转导，在细胞内产生非蛋白类小分子，这种细胞内信号分子称为第二信使。分子开关：细胞信号传递级联中，具有关闭和开启信号传递功能的分子。信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套特定机制，将胞外信号转化为胞内信号，最终调节特定基因表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称为细胞信号通路。G蛋白偶联受体：指配体-受体复合物与靶细胞的作用是要通过与G蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将细胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞行为的受体。cAMP信号通路：细胞外信号与细胞相应受体结合，导致细胞内第二信使cAMP水平的变化而引起细胞反应的信号通路。（磷脂酰肌醇信号通路）双信使系统：胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合，激活膜上的磷脂激酶C，使质膜上的PIP2分解成IP3和DAG两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激活两种不同的信号通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此将这种信号通路称为“双信使系统”。钙调蛋白：真核细胞中普遍存在的Ca2+应答蛋白。Ras蛋白：Ras基因的产物，分布于质膜胞质侧，结合GTP时为活化状态，结合GDP时失活状态，因此Ras蛋白属于GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，具有分子开关的作用。受体酪氨酸激酶（RTK）：能将自身或者胞质中底物上的酪氨酸残基磷酸化的细胞表面受体，主要参与细胞生长和分化的调控。细胞膜表面受体主要有三类，即离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体和酶联受体。信号分子也统称为配体，可分为疏水性信号分子、亲水性信号分子和气体性信号分子。由G蛋白介导的信号通路主要包括cAMP-PKA信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。Ras蛋白在RTK介导的信号通路中起着关键作用，具有GTPase活性，当结合GTP时为活化状态，当结合GDP时为失活状态。（GTP酶活性）细胞转导系统的的主要特性：特异性、放大效应、网络化与反馈调节、整合作用。G蛋白由三个亚基组成，β和γ亚基以异二聚体的形式存在，Gα亚基本身具有GTPase活性，是分子开关蛋白。当配体与受体结合，三聚体G蛋白解离，并发生GDP与GTP交换，游离的Gα-GTP处于活化的开启状态，当Gα-GTP水解形成Gα-GDP时，则处于失活的关闭状态。1.什么叫G蛋白？简述G蛋白偶联系统中的G蛋白组成及在信号转导过程中活性调节的过程。答：①与GTP或GDP结合的蛋白质又称为鸟苷酸结合调节蛋白。具有GTP酶的活性，以分子开关的形式通过结合或者水解GTP调节自身活性。有异源三聚体和单体G蛋白两大家族。G蛋白参与细胞的多种生命活动。②G蛋白由Gα、Gβ、Gγ三个亚基组成，Gβ和Gγ亚基以异二聚体的形式存在，Gα和Gβγ亚基分别通过共价结合的脂分子锚定在质膜上。Gα亚基本身具有GTPase活性，是分子开关蛋白。当配体与受体结合，三聚体G蛋白解离，并发生GDP与GTP交换，游离的Gα-GTP处于活化的开启状态，导致结合并激活效应器蛋白，从而传递信号：当Gα-GTP水解形成Gα-GDP时，则处于失活的关闭状态，终止信号传递并导致三聚体G蛋白的重新组装，恢复系统进入静息状态。2.何谓细胞信号传递中的分子开关？并说明其机制。答：细胞信号转导过程中，含有正、负两种相辅相成的反馈机制，通过结合GTP或水解GTP，或者通过蛋白质磷酸化或去磷酸化而开启或关闭蛋白质的活性。分子开关的蛋白质有两类：①通过磷酸传递信号的开关蛋白，其活性由蛋白激酶使之磷酸化而开启，由蛋白磷酸酯酶使其去磷酸化而关闭；②由GTP酶分子开关调控蛋白构成的细胞内GTP酶超家族，这类鸟苷酸结合蛋白结合GTP时活化，结合GDP时失活。3.比较cAMP信号通路与IP3-DAG信号通路在跨膜信号传递作用中的异同。答：二者都是G蛋白偶联的信号转导通路，但是二者第二信使不同，分别由不同的效应物生成：cAMP由腺苷酸环化酶水解细胞中的ATP生成，cAMP再与蛋白激酶A结合，引发一系列细胞质反应和细胞核中的作用。在另一种信号转导系统中，效应物磷脂酶C将膜上的PIP2分解为两个第二信使：DAG和IP3。IP3动员内质网中的Ca2+释放到细胞质基质中，与钙调蛋白结合引起系列反应；而DAG在Ca2+的协同下激活蛋白激酶C（PKC），再引起级联反应。4.什么叫第二信使？简述cAMP信号通路。答：①细胞外信号分子不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，经信号转导，在细胞内产生的非蛋白类小分子，这种细胞内信号分子称为第二信使。②cAMP信号通路又称PKA系统，是G蛋白偶联系统的一种信号转导途径。其主要效应是激活靶酶和开启基因表达，这是通过蛋白激酶完成的。具体通路为：信号分子作用于膜受体后，激活G蛋白，被激活的G蛋白的α亚基与其他两个亚基分离并激活腺苷酸环化酶，活化的腺苷酸环化酶催化ATP产生第二信使cAMP，cAMP激活蛋白激酶A进行信号的放大。活化的蛋白激酶A既参与细胞质中的生化反应进行快速的细胞应答；也作用于细胞核中的转录因子，参与基因表达的调控。5.简述PKC系统（双信使系统）答：又称双信使系统。在这一信号转导途径中，膜受体与其相应的第一信使分子结合后，激活膜上的效应物磷脂酶C，然后由磷脂酶C将膜上的PIP2分解为两个第二信使：DAG和IP3。IP3动员内质网中的Ca2+释放到细胞质基质中，与钙调蛋白结合引起系列反应；而DAG在Ca2+的协同下激活蛋白激酶C（PKC），然后通过蛋白激酶C引起级联反应，进行细胞应答，故将此系统称为PKC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，分别启动两个信号转导通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此又将这种信号通路称为“双信使系统”。6.试述受体酪氨酸激酶介导的信号通路及主要功能。答：配体与相应的受体结合导致受体二聚化，并引起保内结构域的酪氨酸自我磷酸化。磷酸酪氨酸的SH2结构域位点同GRB2（生长因子受体结合蛋白）结合。GRB2通过两个SH3结构域与Sos蛋白（Ras-GEF[鸟苷酸交换因子]）结合并将Sos激活。激活的Sos同结合在质膜中的非活性状态的Ras作用，促使Ras蛋白释放GDP，结合GTP。在此过程中，GRB2蛋白起连接蛋白作用，将激活的受体与Ras连接起来。激活的Ras蛋白激活MAPKKK，（为Raf蛋白，一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶），MAPKKK激活MAPKK（MEK蛋白激酶），MAPKK再激活MAPK（促分裂原活化蛋白激酶）。激活后的MAPK进入细胞核内使一些转录因子，如Fos、Jun、Myc等磷酸化。磷酸化的转录因子使相关基因转录。此通路可简单表示为：配体→RTK→Ras→Raf（MAPKKK）→MAPKK→MAPK→进入细胞核→其他激酶或基因调控蛋白）（转录因子）的磷酸化修饰，对基因表达产生多种效应。