分子生物学-信号转导_精品文档.ppt

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细胞细胞细胞细胞信息转导信息转导信息转导信息转导（signaltransductionsignaltransduction）蒋小英蒋小英蒋小英蒋小英生物化学与分子生物学系生物化学与分子生物学系生物化学与分子生物学系生物化学与分子生物学系西西西西安安安安交交交交通通通通大大大大学学学学医医医医学学学学部基础医学院部基础医学院部基础医学院部基础医学院单细胞生物单细胞生物直接作出反应直接作出反应多多细细胞胞生生物物通通过过细细胞胞间间复复杂杂的的信信号号传传递递系系统统来来传传递递信信息息，从从而而调调控控机机体体活动。

活动。

外界环境变化时外界环境变化时细胞信息传递方式细胞信息传递方式通过相邻细胞的直接接触通过相邻细胞的直接接触通过细胞分泌各种化学物质来调节通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能其他细胞的代谢和功能具有调节细胞生命活动的化学物质称具有调节细胞生命活动的化学物质称为为信息物质。

信息物质。

特定的细胞释放信息物质特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血循环到达靶细胞信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应靶细胞产生生物学效应跨膜信号转导的一般步骤跨膜信号转导的一般步骤内内容容第一节第一节信息物质信息物质第二节第二节受体受体第三节第三节信息的传递途径信息的传递途径第四节第四节信息传递途径的交互联系信息传递途径的交互联系第五节第五节信息传递与疾病信息传递与疾病第一节第一节信息物质信息物质一、细胞间信息物质一、细胞间信息物质二、细胞内信息物质二、细胞内信息物质一、细胞间信息物质一、细胞间信息物质凡凡由由细细胞胞分分泌泌的的、调调节节靶靶细细胞胞生生命命活活动动的的化化学学物质统称为细胞间信息物质。

物质统称为细胞间信息物质。

又称为第一信使。

又称为第一信使。

细胞间信息物质的化学本质细胞间信息物质的化学本质*蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰岛素等）蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因子、胰岛素等）*氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等）等）*类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等）类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等）*脂酸衍生物（如前列腺素）脂酸衍生物（如前列腺素）*气体（如一氧化氮、一氧化碳）等气体（如一氧化氮、一氧化碳）等细胞间信息物质的化学本质细胞间信息物质的化学本质根据分泌方式分为四大类：

根据分泌方式分为四大类：

11、神神经经递递质质：

又又称称突突触触分分泌泌信信号号，由由神神经经元元突突触触前前膜释放，如乙酰胆碱，作用时间短。

膜释放，如乙酰胆碱，作用时间短。

22、激素：

又称内分泌信号，如胰岛素、肾上腺素等。

、激素：

又称内分泌信号，如胰岛素、肾上腺素等。

特点：

通过血液循环到达靶细胞，作用时间长。

特点：

通过血液循环到达靶细胞，作用时间长。

33、局部化学介质：

又称旁分泌信号，如炎症介质、局部化学介质：

又称旁分泌信号，如炎症介质特点：

通过扩散作用到达靶细胞，作用时间短特点：

通过扩散作用到达靶细胞，作用时间短44、气体信号：

、气体信号：

NONO由由NOSNOS氧化精氨酸胍基生成氧化精氨酸胍基生成COCO由血红素加单氧酶氧化血红素产生由血红素加单氧酶氧化血红素产生GASMOLECULE二、细胞内信息物质二、细胞内信息物质在在细细胞胞内内传传递递细细胞胞调调控控信信号号的的化化学学物物质质，称为细胞内信息物质。

称为细胞内信息物质。

通通常常将将其其中中的的小小分分子子物物质质如如Ca2+、DAG、IP3、Cer、cAMP、cGMP称称为为第第二二信信使使（secondarymessenger）。

cAMP的生成的生成ACcGMP的生成的生成GC磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇4,5-4,5-二磷酸二磷酸（PIP2）（PIP2）三磷酸肌醇三磷酸肌醇（IP3）（IP3）二脂酰甘油二脂酰甘油（DAG）（DAG）磷脂酰肌醇特异的磷脂酰肌醇特异的磷脂酶磷脂酶C（PI-PLC）+IP3和和DAG的生成的生成第三信使第三信使指指负负责责细细胞胞核核内内外外信信息息传传递递的的物物质质，是是一一类类可可与与靶靶基基因因特特异异序序列列结结合合的的核核蛋蛋白白，如立早基因编码蛋白。

如立早基因编码蛋白。

c-fosc-junAP1c-fosc-junAP1第二节第二节受受体体受受体体（receptor）（receptor）：

细细胞胞膜膜上上或或胞胞内内能能特特异异识识别别生生物物活活性性分分子子并并与与之之结结合合，把把信信号号传传递递到到细细胞胞内内部部，进进而而引引起起生物学效应的特殊生物学效应的特殊蛋白质蛋白质。

个别是糖脂。

个别是糖脂。

配体配体（ligand）（ligand）：

能与受体呈特异性结合的生物活性分子，：

能与受体呈特异性结合的生物活性分子，包括细胞间信息物质、药物、维生素、毒物等。

包括细胞间信息物质、药物、维生素、毒物等。

受体的分类：

受体的分类：

（一）膜受体

（一）膜受体

（二）胞内受体

（二）胞内受体

（一）膜受体

（一）膜受体11、环状受体：

配体依赖性离子通道、环状受体：

配体依赖性离子通道22、GG蛋白偶联受体：

蛋白偶联受体：

七个跨膜受体七个跨膜受体33、单个跨膜、单个跨膜螺旋受体螺旋受体44、具有、具有GCGC活性的受体活性的受体乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体1.1.环状受体环状受体配体依赖性离子通道配体依赖性离子通道11、环状受体、环状受体-配体依赖性离子通道配体依赖性离子通道Acetylcholine乙酰胆碱乙酰胆碱ExtracellularCytoplasmicCOOH-NH2i1i2i3e1e2e3TM1TM2TM3TM4TM5TM6TM7DRY22、GG蛋白偶联受体蛋白偶联受体（400-600400-600个氨基酸残基组成的多肽）个氨基酸残基组成的多肽）G-protein-coupledreceptorsG-protein-coupledreceptors-S-S-与配体结合与配体结合GG蛋白作用部位蛋白作用部位G蛋白偶联受体：

蛋白偶联受体：

1000多种多种七个七个螺旋受体螺旋受体蛇型受体蛇型受体特特点点：

由由一一条条肽肽链链组组成成的的糖糖蛋蛋白白，NN端端在在胞胞外外侧侧，CC端端在在胞胞内内，中中段段形形成成七七个个跨跨膜膜螺螺旋旋结结构构。

有有三三个个胞胞外外环环和和三三个个胞胞内内环环，胞浆面第三个环能与胞浆面第三个环能与GG蛋白偶联。

蛋白偶联。

G蛋白蛋白一一类类和和GTPGTP或或GDPGDP相相结结合合、位位于于细细胞胞膜膜细细胞胞浆浆面面的外周蛋白，由三个亚基的外周蛋白，由三个亚基、组成。

组成。

非活化型：

非活化型：

、三聚体结合三聚体结合GDPGDP活化型：

活化型：

与与、解聚结合解聚结合GTPGTP已已发发现现多多种种GG蛋蛋白白，常常见见的的有有激激动动型型GsGs，抑抑制制型型GiGi和磷脂酶和磷脂酶CC型型GpGp。

两种构象两种构象GG蛋白由三个亚基组成：

蛋白由三个亚基组成：

GG：

有：

有GTPGTP或或GDPGDP结合位点、结合位点、GTPGTP酶活性、酶活性、ADPADP核糖基化位点及受体和效应器结合位点核糖基化位点及受体和效应器结合位点等。

等。

GG与与GG结合紧密。

结合紧密。

RHACGDPGTPACATPcAMPGGLEffectorG-proteinsSignalGGi/oi/oGGssGGppGG12/1312/13inhibitionofcAMPproductioninhibitionofCa2+channelsactivationofGIRKK+channelsG-proteinsubtypesincreasedsynthesisofcAMPactivationofCa2+andK+channelsactivationofPLCleadingtoactivationofPKC（DAG）intracellularCa2+release（IP3）mediatessignallingbetweenGPCRsandRhoA（GTPase）functionunderinvestigationG蛋白的种类及功能蛋白的种类及功能GG种类种类效应分子效应分子细胞内信使细胞内信使靶分子靶分子ssACAC活化活化cAMPcAMPPKAPKAiiACAC抑制抑制cAMPcAMPPKAPKApp磷脂酶磷脂酶cc活化活化Ca2+,IP3,Ca2+,IP3,DAGDAGPKCPKCttcGMPcGMP磷酸二酯磷酸二酯酶活化酶活化cGMPcGMPNa+Na+通道关闭通道关闭G蛋白的蛋白的亚基的效应分子及其功能亚基的效应分子及其功能两种两种G蛋白的作用蛋白的作用两种两种G蛋白的作用蛋白的作用G蛋白偶联受体的信息传递途径蛋白偶联受体的信息传递途径联受联受体的信息传递途径体的信息传递途径激素激素受体受体蛋白蛋白酶酶第二信使第二信使蛋白激酶蛋白激酶酶或其他功能蛋白磷酸化酶或其他功能蛋白磷酸化生物学效应生物学效应3、单个跨膜、单个跨膜螺旋受体螺旋受体酪氨酸蛋白激酶受体型酪氨酸蛋白激酶受体型EGFIGF-1PDGFFGFEGFIGF-1PDGFFGF非酪氨酸蛋白激酶受体型非酪氨酸蛋白激酶受体型GHIFNEPOIL-2GHIFNEPOIL-2、66具有酪氨酸蛋白激酶的受体具有酪氨酸蛋白激酶的受体具有丝具有丝/苏氨酸蛋白激酶的受体苏氨酸蛋白激酶的受体转化生长因子转化生长因子受体受体（TGFTGF）型型型型酪氨酸蛋白激酶受体型酪氨酸蛋白激酶受体型自身磷酸化自身磷酸化（autophosphorylation）当配体与单跨膜螺旋受体结合后，催化型当配体与单跨膜螺旋受体结合后，催化型受体大多数发生二聚化，二聚体的酪氨酸蛋白受体大多数发生二聚化，二聚体的酪氨酸蛋白激酶被激活，彼此使对方的某些酪氨酸残基磷激酶被激活，彼此使对方的某些酪氨酸残基磷酸化，这一过程称为自身磷酸化。

酸化，这一过程称为自身磷酸化。

该型受体与细胞的增殖、分化、分裂及该型受体与细胞的增殖、分化、分裂及癌变有关。

癌变有关。

酪氨酸蛋白激酶受体型酪氨酸蛋白激酶受体型IGF-1IGF-1非酪氨酸蛋白激酶受体型非酪氨酸蛋白激酶受体型IFNIFN受体受体TPK受体的下游分子常含有受体的下游分子常含有SH2结构域结构域（Scrhomology2domain）与原癌基因与原癌基因scrscr编码的编码的22结构域同源的结构域。

结构域同源的结构域。

此结构域能与酪氨酸残基磷酸化的多肽链结合。

此结构域能与酪氨酸残基磷酸化的多肽链结合。

SH3结构域结构域能与富含脯氨酸的肽段结合。

能与富含脯氨酸的肽段结合。

PH结构域结构域（pleckstrinhomologydomain）能识别具有磷酸化的丝氨酸和苏氨酸的短肽，能识别具有磷酸化的丝氨酸和苏氨酸的短肽，并与之结合；并与之结合；能与能与GG蛋白的蛋白的复合物结合；复合物结合；还能与带电的磷脂结合。

还能与带电的磷脂结合。

具有丝具有丝/苏氨酸蛋白激酶的受体苏氨酸蛋白激酶的受体转化生长因子转化生长因子受体受体TR-能自身磷酸化和磷酸化能自身磷酸化和磷酸化型受体型受体4、具有鸟苷酸环化酶（、具有鸟苷酸环化酶（GC）活性）活性的受体的受体膜受体膜受体由由同源的三聚体或四聚体组成同源的三聚体或四聚体组成配体配体心钠素（心钠素（ANPANP）鸟苷蛋白鸟苷蛋白部位部位心血心血管细胞管细胞小肠小肠精子精子视网膜杆状细胞视网膜杆状细胞可溶性受体可溶性受体、二聚体，具有二聚体，具有GCGC结合域和血红素结合域结合域和血红素结合域配体配体