细胞信号系统

细胞的信号转导KinaseSecondmessengerTranscriptionfactorGeneTranscriptionLigandReceptorIonchannelReceptorCellularSignalTransduction信号转导（singaltransduction）：细胞外信号通过与细胞膜上或细胞内的受体特异性结合，将信号转换后传给相应的胞内系统，使细胞对外界信号做出适当的反应。信号网络（singalingnetwork）：细胞内存在多种信号转导方式和途径，而且彼此交叉调控，构成复杂的信号网络。FUNCTIONSOFCELLCOMMUNICATION调节代谢实现细胞功能调节细胞周期控制细胞分化影响细胞存活细胞信号转导：第一信使firstmessenger受体recepter;受体将信号转变为细胞内信号-第二信使胞内信号的转导途径，最终转化为细胞的各种复杂的生物学效应。信号分子的失活引起细胞反应的终止第一节细胞外信号第一信使:由细胞分泌的、能够调节机体机体功能的一大类生物活性物质，是细胞间通讯的信号。主要是蛋白质、肽类、氨基酸及其衍生物、类固醇激素、NO等。与细胞膜上或胞内特定的受体结合后，后者将接收到得信息转导给胞浆或细胞核中的功能反应体系，从而启动细胞产生效应。细胞外信号分类：根据信号特点和作用方式激素神经递质局部化学介质根据效应：激动剂拮抗剂根据信号的性质水溶性信号脂溶性信号第一节细胞外信号第二节受体受体：一类存在于胞膜或胞内的特殊蛋白质，可以与细胞外信号分子特异性识别并结合，进而激活胞内一系列生物化学反应，使细胞对外界刺激产生相应的效应。配体：与受体结合的生物活性物质，包括激素、神经递质、生长因子、某些药物等。受体分类膜受体胞内受体离子通道型受体G蛋白耦联受体具备酶活性的受体胞浆受体核受体I型II型III型1、离子通道型受体1).I型受体超家族：五个亚基构成每个亚基4-5个跨膜域通过胞外区域与配体结合1、配体闸门离子通道受体：存在于细胞膜上，某些神经递质的受体，其本身是一种或几种离子的离子通道为神经系统和其它电激发细胞特有，主要在突触反应中起控制作用反应速度快膜受体N型乙酰胆碱受体5个亚单位αβγδ在细胞膜上共同构成一个通道；每一个亚单位带有4个越膜区域；α亚单位上有乙酰胆碱ACh结合部位;使终板膜Na+内流，少量K+外流，形成终板电位。胞内受体:配体：多为脂溶性小分子甾体类激素，还包括甲状腺素类激素、Vd等作用：转录调节蛋白，与DNA分子的激素调节元件结合，促进或抑制基因转录特点：细胞产生效应需要的时间长2、生长因子类受体（酶联受体）：存在于细胞膜上，具有酪氨酸激酶（trk）的活性。在参与细胞生长和分化调控中起作用，产生效应过程缓慢。受体酪氨酸激酶receptorTyrosineKinase,receptortrK（RPTK）酶蛋白以跨膜结构形式存在于细胞膜上;胞外的部分是配体结合区，起受体的作用；细胞质一侧的部分称为激酶活性区，具有酪氨酸激酶的活性3.酪氨酸蛋白激酶受体：一条单次跨膜的多肽链配体结合区域为胞外区胞内区具有酪氨酸激酶活性往往通过配体介导受体二聚化，相互激活激活具有SH2结构域的蛋白并使之激活，传递信号主要介导细胞生长和分化，产生效应过程较慢3、G蛋白耦联的受体（G蛋白-鸟苷酸结合蛋白（guaninenucleotide－bindingprotein）存在于细胞膜上，神经递质、激素、肽类和胺类的受体，与G蛋白耦联。结构：由一条多肽链组成，其中带有7个疏水越膜区域氨基末端朝向细胞外，羧基末端则朝向细胞内基质氨基末端有糖基化的位点，羧基末端有两个在蛋白激酶催化下发生磷酸化的位点，与受体活性调控有关。特点：转导过程较慢，敏感、灵活、类型多样（Gliman和Rodbell，1994对G蛋白研究获诺贝尔奖）。G蛋白是一种分子量约10万的可溶性膜蛋白，由αβγ3个不同的亚单位构成异聚体;具有结合GTP或GDP的能力和GTPase的活性；调节功能和信号转导，故称为结合鸟苷酸调节蛋白（或信号转导蛋白）。可分为：Gs：刺激性G蛋白；RsGi：抑制性G蛋白；RiGt：与激活磷酯酶C的受体偶联；Go：与控制Ca2+通道的受体偶联；Gp：与激活磷酸二酯酶的受体偶联；糖基化位点磷酸化位点G蛋白的作用机制：静息状态下，G蛋白（细胞膜上）与GDP结合，与受体分离→配体与相应的受体结合时，受体蛋白构象改变→与G蛋白α亚单位接触→α亚单位与GTP结合→α亚单位的构象改变，与βγ亚单位相分离→结合GTP的α亚单位从受体上分离并游离（调节细胞内的效应蛋白的生物学活性，实现细胞内外的信号传递）→α亚单位分解GTP→α亚单位构象改变，与效应蛋白脱离，与βγ亚单位结合为静息状态的G蛋白。GTPGDP第二节受体G蛋白：LigandabgACPLC二、受体作用的特点：1.能选择性地与特定配体结合2.具备强的亲和力3.受体-配体结合具有可饱和性4.受体-配体结合具有可逆性5.受体-配体结合可以通过磷酸化与去磷酸化进行调节第三节细胞内信使细胞内信使：受体激活后在细胞内产生的、能介导信号转导的活性物质，又称第二信使（sencondmessenger）。cAMP，cGMP，DAG,IP3,Ca2+一、cAMP信使体系腺苷酸环化酶与cAMP腺苷酸环化酶adenylatecyclase,AC；G蛋白的效应蛋白之一，是cAMP信号传递系统的关键酶；AC可催化ATP分解形成cAMP－－第二信使。第三节细胞内信使G-proteinACcAMPPKAAC催化ATP--cAMP→cAMP活化PKA→PKA磷酸化CREB→CREB结合相关基因的CRE区→在其他特异性转录因子的调控下，启动基因的表达，产生各种生物学效应。PKA---cAMP依赖性蛋白激酶(cAMP-dependentproteinkinase)CREB---反应元件结合蛋白(cAMPresponsiveelement-bindingprotein)---转录因子基因的CRE区---序列为TGACGTCAcAMP依赖性蛋白激酶（cAMP-dependentproteinkinaseA，PKA）cAMP信号途径可表示为：激素→G蛋白耦联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶cAMP→PKA→基因调控蛋白磷酸化→基因转录。三、二脂酰甘油/三磷酸肌醇信使体系四、钙离子/钙调蛋白信使体系第四节信号转导与蛋白激酶级联反应（cascadereaction）：信号传导通路中，催化某一步反应的蛋白质由上一步反应的产物激活或抑制（即通过磷酸化获取磷酸，这样的过程叫级联反应。）①一系列酶促反应仅通过单一种类的化学分子便可加以调节②使信号得到逐渐放大。如肾上腺素使肝、肌糖元分解，10-10mol/L的量，血糖升高50%，三步放大了10000倍掌握受体概念、类型cAMP信号途径过程G蛋白作用机制