notch信号通路幻灯片
Notch 信号
Notch基因最早发现于果蝇，部分功能缺失导致翅缘缺刻（notches，图8-36）。
在胚胎发育中，当上皮组织的前体细胞中分化出神经元细胞后，其细胞表面Notch配体Delta与相邻细胞膜上的Notch结合，启动信号途径，防止其它细胞发生同样的分化，这种现象叫作侧向抑制（lateral inhibition）。
Notch突变的半合子[9]或纯合子在胚胎期死亡，其胚胎中神经组织取代了上皮组织从而使神经组织异常丰富。
Notch信号途径由Notch、Notch配体（DSL蛋白）和CSL（一类DNA结合蛋白）等组成。
Notch及其配体均为单次跨膜蛋白，当配体（如Delta）和相邻细胞的Notch结合后，Notch 被蛋白酶体切割，释放出具有核定位信号的胞质区ICN（intracellular domain of Notch），进入细胞核与CLS结合，调节基因表达。
可概括为（图8-37）：Delta→Notch→酶切→ICN→进入细胞核→CLS-ICN复合体→基因转录。
图8-36 Notch缺陷引起果蝇翅缘缺刻Notch：为分子量约300KD的蛋白质，果蝇只有1个Notch基因，人类4个（Notch1-4）。
Notch的胞外区是结合配体的区域，具有不同数量的EGF样重复序列（EGF-R）和3个LNR （Lin/Notch repeats）。
胞内区由RAM（RBP-J kappa associated molecular）结构域、6个锚蛋白（cdc10/ankyrin，ANK）重复序列、2个核定位信号[10]（NLS）和PEST结构域。
RAM 结构域是与CSL结合的区域，PEST结构域与Notch的降解有关。
Notch蛋白要经过三次切割，第一次在高尔基体内被furin切割为2个片断，转运到细胞膜形成异二聚体。
当配体结合到胞外区，Notch蛋白又发生两次断裂，先是被肿瘤坏死因子-α-转化酶（TNF-α-converting enzyme，TACE）切割，然后被γ-促分泌酶（γ-secretase）切割，后者需要早老蛋白（presenilin，PS）参与。
notch
• 途径可概括为：Delta →Notch→酶切 →ICN→进入细胞核→CLS-ICN复合体 →otch信号通路的激活需要经过3步酶切过程， 有S1、 S2、 S3三个蛋白性裂解位点。S1裂解发生于分泌途径， Notch受体分子前体被高尔基体内的Furin蛋白酶切，形成二 聚体转运到细胞表面 。S2裂解发生在与配体结合之后， Notch受体被金属蛋白酶解离素 （a disintegrin and metalloprotease，ADAM）家族的金属蛋白酶水解，释放胞 外片段，胞内部分黏连在细胞膜上 。后者经 y-促分泌酶(ysecretase) 在S3位点酶切后释放可溶性的Notch胞 内 段 (Notch intracellular domain, NICD)。NICD转移至核内，与转 录因子CSL结合并招募MAML（mastermind-like） 和组蛋白 乙酰基转移酶P300/cAMP反应序列结合 蛋 白（CREB） 结 合 蛋 白(CREB binding protein, CBP) 从而激活靶基因的表 达。
• Notch信号途径由Notch、Notch配体（DSL蛋白） 和CSL（一类DNA结合蛋白）等组成。Notch及 其配体均为单次跨膜蛋白。 • 已知的Notch受体有4种,Notch1、Notch2、 Notch3表达于多种组织器官,其中Notch1的表达更 为广泛。脊椎动物Notch配体分为Delta-like与 Jagged两类,前者包括delta-like1,delta-like3和 delta-like4(又称Delta1,Delta3,Delta4或 Dll1,Dll3,Dll4),后者包括Jagged (Serrate) 1和 Jagged (Serrate) 2
Notch信号通路调节Th1/Th2细胞分 化
10.Wnt与Notch信号传导(正式)
★ Wnt信号参与生长锥的重建和多突触球 状环 (苔状神经纤维与颗粒细胞相接触时) 的形成。 参与轴突形成的起始过程：
• Wnt 7 a能诱导苔状神经纤维中轴突和生 长锥的重建 • Wnt 7a能诱导突触素Ⅰ的汇集
★ Wnt信号参与脊椎动物的肢体起始和顶 端外胚层脊的形成 • 三种Wnt信号分子( Wnt2b、Wnt3a、 Wnt8c)是信号转导的关键诱导者。 • 依赖于与FGF信号通路的对话 • FGF与Wnt 信号的信息交流也与内耳的 形成有关。
说明：
• β-连环蛋白的稳定性与其磷酸化状态有关
• Dsh/Dvl蛋白可抑制GSK-3β活性
• CKⅠε是调节β-连环蛋白稳定的一个关键 正性调控分子 • 核内的β- 连环蛋白与Tcf/Lef家族的转录因 子相互作用，激活Wnt靶基因转录 • 已知的Wnt靶基因有50多个
Modulators of Wnt- signaling
2.平面细胞极性通路 (the planar cell polarity pathway
• 激活JNK并指导非对称细胞骨架形成及细 胞形态的协同极化 • 不依赖于β- 连环蛋白
• 涉及GTP酶Rho和JNK相关级联分子
• Nkd蛋白是Wnt信号的拮抗分子
但能激活JNK
Wnt
Fz/dFz2
• 金属蛋白酶(metalloprotease)等
Notch信号靶分子：
• Hairy/En(spl) — 果蝇
• Hes1和Hes5 — 人类
(二) 配体诱导的Notch信号通路 • 相邻细胞相互交流信息 • 参与许多发育过程 • Notch的受体作用和转录因子相连蛋 白的功能
常见信号通路 ppt课件
Growth, Differentiation, Development
5
丝裂原活化蛋白激酶（MAPK)信号转导 通路
• Ser/Thr蛋白激酶 • 受细胞外刺激而激活 • 通路组成 — 三级激酶模式 • 在所有真核细胞中高度保守 • 调节多种重要的细胞生理/病理过程
2021/2/5
6
一、MAPK 信号通路的成员
富含Cys的调节域 含Ras结合位点的调节域
• 表达: Raf1在体内广泛表达
而A-Raf 和B-Raf表达方式严格
如B-Raf 主要在神经组织中表达
2021/2/5
15
ERK1/ERK2通路的上游的MKKK还包括 Mos、Tpl2、MEKK1、MEKK2和MEKK3
2021/2/5
16
2、ERK1/2通路中MKK (MEK)
Stress, GPCR, Inflammatory cytokines, Growth factors
Stress, Growth factors, Mitogen, GPCR
Raf, Mos, Tpl2
MLK3, TAK, DLK
MEKK1, 4, MLK3, ASK1
MEKK2, 3, Tpl2
与ERK2的 同一亚族成员 同源性% 序列相似性%
50
100
p38 -2
47
75
ERK6 SAPK3
44
62
SAPK4
42
64
BMK1
51
41
2021/2/5
9
MKK(MAP2K):MEK (MAPK/ERK kinase)
MEK4
MEK6 MEK3
MKK
MEK7
Notch的结构_功能和相关信号通路
I川r Ce llu l自 a r
(B )
E X t阳 Cellu la r In tr eellu la r a
8 g x E G F 代 P ea t seq u en ce C y s一 eh i r
g
T A
dom 自 in
l
R A M
d o m a in
l Seq o en Ce
C D C re P ea s e H y d 印ly sis site s 14 ~ 16 x E G F 代 P ea
胞分化, 而 J嘿 e l则诱导胸腺细胞向N d K
域, 7 个 C D C 1 表皮重复序列, 一个核定位序列和一 0
个C 末端的P ST 序列, P ST 序列与 N t h 蛋白细胞 E E o e
内段的降解有关(图 IA )
N o c 通路的下游分子主要包括转录因子 C B F th /
R B p一 和调节的靶基因 E (spl /H E S 以及 B L B p 等 Jk ) 转录因子通过与 N o ch 的胞 内段 的锚定序列结合成 t
中国细胞生物学学报 C hi nese Joum alofC el一 iology 20 10, 32(6):9 14一 1 B 92
htt : w w w . eb. P/ j c org
N o ch 的结构 功能和相关信号通路 f
孙丽哲 侯 林 *
(辽宁师范大学生命科学院, 大连 116029 )
对E G F 进一步修饰, 使N ot h 受体裂解成两个片段进 e 而具有与不 同配 体特异结合的能力l ] 8 N o oh 前体 t 蛋白在高尔基体内切割为异二聚体后, 配体和受体相 结合, 从而使受体产生T C E 金属蛋白酶切割位点, 在 A
Notch信通路
Notch信号通路简介命名由来：功能下调会导致果蝇翅膀缺刻。
【1】主要功能参与发育过程中的细胞分化。
参与决定细胞命运。
1.影响果蝇与脊椎动物的神经分化。
在果蝇Notum中，Notch首先确定有分化成神经潜能的细胞的数量（lateral inhibition），再决定这些细胞的后代中哪些分化成神经，哪些分化成神经胶质（lineage decisions）。
2.果蝇翅膀中Notch信号通路决定D-V界限，它的缺失可能引起翅的缺刻。
2龄幼虫开始形成背腹间隔，选择基因Ap(apterous)在翅膀的背区表达，诱导Fringe 和Serrate 在背隔间区表达，而Delta则在背腹区均有表达。
在背间隔区，Fringe抑制serrate的功能，而促进Dl的功能。
所以，serrate在靠近DV界限的腹间隔区激活Notch(没有fringe),而Dl在靠近DV界限的背间隔区激活Notch(fringe激活其活性)。
Notch信号可能与癌症相关。
50% 的 T-cell acute lymphoblastic leukaemias中都可以检测到Notch 1的突变。
Notch还参与调控血管的生成。
Notch信号可能与免疫相关。
它可以促进Tαβ细胞的形成，与Gata 3基因协同调控 CD4+细胞向Th 1/Th 2 类型的分化[7]，并且可增加外周免疫器官边缘区B 细胞的数量。
¤- Notch信号通路只能影响相邻的细胞。
没有二级信使，信号传递速度快。
¤-相邻细胞可以通过Notch受体与配体的结合传递Notch信号，从而扩大并固化细胞间的分子差异，最终决定细胞命运，影响器官形成和形态发生。
¤-Notch信号在细胞中常被反复激活，决定不同的细胞命运。
（比如神经细胞的分化、比如翅形态建成）【2】信号通路的成员Serrate (Jagged1、Jagged2 in mammals) ★功能：Notch配体，激活受体细胞Notch信号通路。
第二章 发育生物学的模式生物介绍、发育中的信号转导 PPT课件
12、参与早期胚胎发育的主要信号调节途径的作 用机制、过程及通路中的主要调节因子是什么？ 因内容太多，请各位同学自己整理。
13、形态发生原的概念 某些因子沿体轴的分布呈现一个浓度梯度，这 些因子在每一局部的水平决定着这一区域的命运 或反应。由于这一过程的最终结果往往是由局部 细胞形成某种形态结构，具有这种性质的因子被 称为形态发生原（morphogen）。
径、Notch信号途径、酪氨酸激酶受体途径、JAK–
STAT信号途径、视黄酸途径
三、复习回顾
一、发育生物学研究中的 模式生物
1、水螅
永生的，现代实验生物学的萌芽
近年来，对水螅的研究重点放在细 胞分化图示化和调控上。
2、线虫
恒定细胞系示例 用它作为模型研究系统，将有可能鉴 定参与发育调控的每一个基因及追踪每 一个单细胞的谱系。
肿瘤坏死因子-α-转化酶
Γ-促分泌酶
（5）酪氨酸激酶受体（RTK）途径 ——MAPK
成员众多，作用广泛；
单跨膜蛋白，胞内部分具酪氨酸激酶活性；
主要激活MAPK信号传递途径、肌醇磷脂信 号途径、Ephrin信号途径、STAT信号途径。
受体酪氨酸激酶的二聚化和自磷酸化
受体酪氨酸激酶的激活及细 胞内信号转导复合物的形成
Wnt信号途径可概括为：Wnt→Frz→Dsh→β-catenin的降解复合体解散→β-catenin积累，进入 细胞核→TCF/LEF→基因转录（如c-myc、cyclinD1）。 β-catenin的降解复合体：主要由APC、Axin、GSK-3β、CK1等构成。
GSK-3β：是一种蛋白激酶，在没有Wnt信号时，GSK-3β能将磷酸基团加到β-catenin氨基端的丝氨酸/苏氨酸残 基上，磷酸化的β-catenin再结合到β-TRCP蛋白上，受泛素的共价修饰，被蛋白酶体降解。β-catenin中被GSK3磷 酸化的氨基酸序列称为破坏盒，此序列发生变异可能引起某些癌症。 CK1：酪蛋白激酶（casein kinase 1），能将β-catenin磷酸化。 APC：是一种抑癌基因。APC蛋白的作用是增强降解复合体与β-catenin的亲和力。 Axin：是一种支架蛋白，能将APC、GSK-3β、β-catenin、CK1结合在一起，还能与Dishevelled、PP2A等成 分结合，其中Dsh与Axin结合能使降解复合体解体。PP2A可能引起Axin去磷酸化，而使降解复合体解体，因此属 于Wnt途径的正调控因子，但PP2A至少由催化亚基和调节亚基两部分构成，其调节亚基仍算作是抑癌基因。
炎症相关的信号转导通路PPT精品课程课件讲义
利用新兴技术推动抗炎药物研发
如人工智能、基因编辑、高通量筛选等技术在抗炎药物研发中的应用前景。
THANKS
感谢观看
生理意义
炎症是机体的一种自我保护机制，有助于清除有害物质和修复受损组织。
调控机制
机体通过神经、体液和免疫等多种机制对炎症进行调控，以维持内环境稳定。
02
信号转导通路基本概念
Chapter
信号分子与受体介绍
信号分子
包括激素、神经递质、生长因子等， 具有传递信息、调节细胞功能的作用。
受体
位于细胞膜或细胞内，能特异性识别 并结合信号分子，引发细胞响应。
NF-κB家族成员及结构特点
NF-κB家族成员
包括RelA（p65）、RelB、c-Rel、p50/p105（NF-κB1）和p52/p100（NF-κB2）等
结构特点
含有Rel同源结构域（RHD），负责DNA结合和二聚化；不同成员之间通过RHD相互结合形成同源或异源 二聚体
NF-κB激活途径和调控机制
信号终止
通过受体脱敏、内吞、降解等方式，使信号传递得到终止，避免过度反应。
功能异常与疾病关系
01
信号转导异常与多种疾病密切相关，如癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等。
02
深入研究信号转导通路，有助于揭示疾病发生发展机制，为药物研发和治疗提供 新靶点。
03
NF-κB信号转导通路在炎症中 作用
Chapter
信号转导途径类型
1 2
G蛋白偶联受体信号转导途径 通过G蛋白介导，传递细胞外信号至细胞内，调 节多种生理过程。
酶联受体信号转导途径 受体本身具有酶活性，通过催化作用将信号传递 至细胞内。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• Notch信号途径由Notch、Notch配体（DSL蛋白） 和CSL（一类DNA结合蛋白）等组成。Notch及 其配体均为单次跨膜蛋白。
• 途径可概括为：Delta→Notch→酶切 →ICN→进入细胞核→CLS-ICN复合体→基 因转录。
3
4
成员
5
成员
• notch配体 • notch受体 • 转录因子CSL • 调节因子 • 相关的酶 • notch信号靶分子
、ADAM 金属蛋白酶 家族 ADAM 10/Kuz Kuz ( Kuzbanian) ADAM 17/TACE
14
• 、早老素（presenilin） • 早老素 1/2，Pen-2，Aph1 和 • Nicastrin 组成的 γ-促分泌酶复合体酶切释放
Notch 受体的活化形式 NICD
15
• 最近研究表明, • 哺乳动物中 ps、nieastrin、 Aph一l 和 pen
一2 四个膜蛋白在高尔基体中共同组装成有 活性的 Y - 分泌酶,催化 Notch 蛋 白水解。 • 认为 P S 是真正切割 Notch 的酶,而 nieastrin Aph一l 和 pen 一2可能通过修饰 ps酶或其底物来 调控γ-促分泌酶复合体酶 的活性
notch信号通路
1
• Notch基因最早于1917年由Thomas Hunt Morgan 在果蝇中发现．因其功能部分缺失会在果蝇翅膀 的边缘造成切迹而命名，1980年此基因首次被克 隆出来。
• Notch信号通路是一条影响细胞命运的、保守而重 要的信号转导通路，几乎涉及所有细胞的增殖和 分化活动，在调节细胞分化，增殖和凋亡，及一 系列生理、病理过程中都起重要作用。
• 它们又调节其它与细胞分化直接相关的基因的转 录。如哺乳动物中的HES（hairy/ enhancer of split）、果蝇中的E（spl） （enhancer of split） 及非洲爪蟾中的XHey-1，人类的Hes1，Hes5等 。
18
19
6
notch配体
• 即，Delta/Serrate/LAG-2 (DSL)家族
• 在果蝇中Notch个配体为Delta和Serrate，线虫为Lag-2，取首写字母， Notch的配体又被称为DSL蛋白（在哺乳动物中叫做Jagged）
• 特点： • ①单次跨膜蛋白糖蛋白 • ②胞外有数量不等的EGF样重复区 • ③N 端有一个结合 Notch 受体必需的 DSL基序 • ④与Notch 受体不同的是, 配体分子的胞浆区很 • 短, 只有70~ 215个氨基酸残基. •
7
Notch 受体 异源二聚体 约300kb的蛋白
• 胞外亚单位（ECN）
• EGF样的重复片段 （EGF-R）
• 3个lin12重复片段 （LNF）
• ——阻止Notch受体在
结合Notch配体前的异常 激活
8
跨膜亚单位（NTM）
• RAM23结构域（RAM）
与csl结合
• cdc10/ankrin重复片段（ANK）
• C-末端的PEST序列（P)，与Notch蛋白的降解有关
• NCR （调节功能） notch1-notch4
• TAD（转录激活区）notch1.notch2与果蝇dnotch
• 2个核定位信号(nuclear localization signal，NLS）
9
10
转录因子 CSL
• 哺乳动物------CBF1 • 果蝇----------Suppressor of Hairless (Su(H)) • 线虫---------Lag-1 • CSL能识别并结合特定的DNA序列（GTGGGAA
），这个序列位于Notch诱导基因的启动子上。 • ICN不存在时，CSL为转录抑制因子。 • 当结合ICN时，CSL能诱导相关基因的表达。
11
12
加工或调节分子
• 起始或调节Notch受体 的蛋白裂解过程
• Furin 样转化酶 • 将notch从单链前体→
异源二聚体，然后被 转运到细胞膜
13
16
调节因子
ห้องสมุดไป่ตู้
• 胞外的Fringe蛋白（FNG）
•
抑制Delta和Serrate配体对Notch受体的激活
• 胞内的Deltex（Dtx）
• Numb蛋白——抑制notch信号
17
Notch信号的靶基因
• 多为碱性螺旋-环-螺旋类转录因子（basic helixloop-helix，bHLH）