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1、细胞生物学 讲授人：王兰萍 第五章 细胞信号转导 本章目录 第一节 概述 第二节 细胞内受体介导的信号转导 第三节 细胞表面受体介导的信号转导 第一节 概述 本节目录 一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、第二信使与分子开关 一、细胞通讯 l定义:指一个细胞发出的信息通过介质 传递到另一个细胞产生相应反应。 l作用 l方式：分泌化学信号 、细胞间接触性 依赖性通讯 、间隙连接及胞间连丝 细胞分泌化学信号的作用方式 细胞间接触性依赖性通讯 间隙连接 胞间连丝 二、信号分子与受体 l分类：化学信号分子和物理信号分子 l化学信号分子：亲脂性和亲水性 信号分子 三、信号分子与受体 l分类：细胞内受体与
2、细胞表面受体 受体 细胞表面受体： 三、第二信使与分子开关 l20世纪50年代，E.W.Sutherland体外实验 l20世纪70年代初提出激素作用的第二信使 学说（1971年诺贝尔奖） l第二信使： cAMP、cGMP、三磷酸肌醇（IP3）和二酰基 甘油（DAG） 第二信使 三、第二信使与分子开关 lGTPapse开关蛋白 l蛋白激酶 分子开关 回章节目录 第二节 细胞内受体介导的信号转导 本节目录 一、细胞内受体 二、NO作为气体信号分子进入靶细胞直 接与酶结合 一、细胞内受体 二、NO作为气体信号分子进入靶细 胞直接与酶结合 作用与合成 二、NO作为气体信号分子进入靶细 胞直接与酶结合
3、 NO在导致血管平滑肌舒张中作用 1998年三位美国科学家因对NO信号转 导机制的研究而获得诺贝尔生理和医学 奖。 Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro Ferid Murad 回章节目录 第三节 细胞表面受体介导的信号转导 本节目录 一、离子通道耦联的受体 二、G蛋白耦联的受体 三、酶耦联的受体 一、离子通道耦联的受体 l存在部位 l类型：阳离子与阴离子通道 离子通道耦联的受体 二、G蛋白耦联的受体 lG蛋白耦联的受体的结构 lG蛋白 胞外信号结合所诱导的G蛋白的活化 途径： lcAMP信号通路 l磷脂酰肌醇信号通路 途径： cAMP信号通路 l组分： 受
4、体：Rs、Ri G蛋白：Gs、Gi 腺苷酸环化酶 蛋白激酶A 环腺苷酸磷酸二酯酶 腺苷酸环化酶 蛋白激酶A cAMP与调节亚基结合，使调节亚基和催化亚基解 离，释放出催化亚基，激活蛋白激酶A的活性。 环腺苷酸磷酸二酯酶 降解cAMP生成5-AMP，终止信号。 图示 AMP信号通路对基因转录的激活 cAMP信号途径可表示为： 激素受体G蛋白腺苷酸环化酶 cAMP蛋白激酶A基因调控蛋白 基因转录。 途径：磷脂酰肌醇信号通路 PIP2水解 IP3开启胞内IP3门控钙通 道：Ca2+浓度升高，激 活钙调蛋白，CaM将靶 蛋白（如：CaM-Kinase ）活化。 DAG激活蛋白激酶C：PKC 位于细胞质
5、，Ca2+浓度 升高时PKC转位到质膜 内表面，被DAG活化。 信号的终止： lIP3信号：去磷酸化为IP2；磷酸化为 IP4 。 lCa2+信号：被钙泵和Na+-Ca2+交换器 抽出细胞，或被泵回内质网。 lDAG信号：被DAG激酶磷酸化为磷脂 酸；或被DAG酯酶水解成单酯酰甘油。 其它G蛋白偶联型受体 l化学感受器中的G蛋白 气味分子与受体结合，激活腺苷酸环化 酶，产生cAMP，开启cAMP门控阳离 子通道，引起钠离子内流，膜去极化， 产生神经冲动，形成嗅觉或味觉。 l2004年Richard Axel和Linda B. Buck 因发现气味受体和化学感受器系统的 组成而获诺贝尔生理与医学
6、奖。 其它G蛋白偶联型受体 l视觉感受器中的G蛋白 黑暗时视杆细胞中cGMP浓度较高， cGMP门控钠通道开放，钠内流，膜去 极化，突触持续向次级神经元释放递质 。 有光时视紫红质作用于G蛋白，激活磷 酸二酯酶，cGMP浓度下降，形成光感 受。 视紫红质为7次跨膜蛋白，由视蛋白和视黄醛组成 。其信号途径为： 光信号Rh激活Gt活化cGMP磷酸二酯酶激活 胞内cGMP减少Na+离子通道关闭离子浓度下降 膜超极化神经递质释放减少视觉反应。 三、酶耦联的受体 l类型： 受体酪氨酸激酶 受体丝氨酸/苏氨酸激酶 受体酪氨酸磷酸脂酶 受体鸟苷酸环化酶 酪氨酸蛋白激酶联系的受体 特点： 受体酪氨酸激酶 亚族
7、 受体酪氨酸激酶 图解 RTK-Ras通路 配体 RTKadaptor GEF Ras Raf（ MAPKKK） MAPKK MAPK 细 胞核 转录因子 基 因表达。 受体丝氨酸/苏氨酸激酶 l配体是转化生长因子-s家族成员，包括 TGF-1-5。 l作用：可抑制细胞增殖、刺激胞外基质 合成、刺激骨骼的形成、通过趋化性吸 引细胞、作为胚胎发育过程中的诱导信 号等。 受体酪氨酸磷酸酯酶 l使特异的胞内信号蛋白去磷酸化。 l控制磷酸酪氨酸残基的寿命，使静止细 胞具有较低的磷酸酪氨酸残基水平。 l与酪氨酸激酶协同工作，如参与细胞周 期调控。 受体鸟苷酸环化酶 l位于肾和血管平滑肌细胞，配体为ANP
8、 或BNP。 l血压升高时，心房肌细胞分泌ANP，促 进肾细胞排水、排钠，血管平滑肌松弛 ，血压下降。 l信号途径为：配体受体鸟苷酸环化酶 cGMP依赖cGMP的蛋白激酶G（PKG） 靶蛋白的丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化 而活化。 酪氨酸蛋白激酶联系的受体 l受体本身不具有酶活性，但可连接胞内 酪氨酸蛋白激酶（如JAK），信号途径 为JAKSTAT或RAS途径。 lJAK属非受体酪氨酸激酶，底物为STAT ，即信号转导子和转录激活子。配体 受体二聚化 JAK STAT 基因表 达。 JAKSTAT信号通路 1.试述细胞以哪些方式进行通讯，各种方式之间有何不同？ 2.细胞有哪几种方式通过分泌化学信号进行细胞间相互通讯 ？ 3.何谓信号转导中的分子开关蛋白？举例说明其作用机制。 4.简要比较G蛋白耦联受体介导的信号通路有何异同。 5.概述受体酪氨酸激酶介导的信号通路的组成、特点及其主 要功能。 思考题
