常见信号通路
细胞生物学信号通路
细胞生物学信号通路,是指细胞对外界信号作出的反应，并将其传递至其他细胞或组织的过程。
以下是一些常见的细胞生物学信号通路：
1.MAPK信号通路：该通路是介导细胞增殖和分化的主要途径。
当细胞受到生长因子或其它外部刺激时，MAPK信号通路会被激活，引发一系列的信号传递事件，最终导致细胞增殖或分化。
2.PI3K信号通路：该通路是介导细胞生长、增殖和存活的重要途径。
当细胞受到生长因子或其它外部刺激时，PI3K信号通路会被激活，产生磷酸化的磷脂酰肌醇，从而触发一系列的信号传递事件，最终导致细胞生长、增殖或存活。
3.Notch信号通路：该通路是介导细胞分化、发育和凋亡的重要途径。
当Notch受体与配体结合时，Notch信号通路会被激活，产生一系列的信号传递事件，最终导致细胞分化、发育或凋亡。
4.Wnt信号通路：该通路是介导细胞增殖和凋亡的重要途径。
当Wnt受体与配体结合时，Wnt信号通路会被激活，产生一系列的信号传递事件，最终导致细胞增殖或凋亡。
5.TGF-β信号通路：该通路是介导细胞分化、凋亡和细胞外基质重塑的重要途径。
当TGF-β受体与配体结合时，TGF-β信号通路会被激活，产生一系列的信号传递事件，最终导致细胞分化、凋亡或细胞外基质重塑。
这些信号通路在细胞生命活动中发挥着至关重要的作用，参与了细胞的多种生理和病理过程。
常见的信号转导通路
很多酪氨酸激酶都是细胞膜受体，它们统称为酪氨酸激酶受体（ｒeceptｏr tyrosineｋinase,ＲTK)，而JＡK却是一类非跨膜型的酪氨酸激酶。JAK是英文Ｊａnus kinase的缩写，Ｊａｎuｓ在罗马神话中是掌管开始和终结的两面神。之所以称为两面神激酶,是因为JAK既能磷酸化与其相结合的细胞因子受体，又能磷酸化多个含特定SH2结构域的信号分子。ＪAＫ蛋白家族共包括4个成员:ＪAK１、JAK2、JAK3以及Tｙk2，它们在结构上有7个JＡK同源结构域(JAKhoｍoｌogｙdoｍain,JH)，其中JＨ１结构域为激酶区、JH2结构域是“假”激酶区、JH6和ＪH7是受体结合区域。
虽然正常状态下p５3的mＲNA水平很高,而且有大量蛋白质合成,但p53蛋白容易降解,所以正常细胞内p53蛋白水平很低。蛋白的泛素化（uｂiｑuｉtiｎａtioｎ）修饰是细胞内蛋白代谢过程中的最普通的降解方式，p53蛋白的降解也是通过泛素化来实现的。MDM２是一种特异性针对ｐ53的泛素化E3连接酶,它可直接与p53蛋白结合来促进ｐ5３蛋白的泛素化降解,并在细胞内p53蛋白动态平衡中发挥关键的作用。MDＭ2本身也可被p５３蛋白激活,因此MDM２是ｐ５3通路中重要的负反馈调节因子（negatｉvｅfeedbａｃk reguｌatｏr)。
常见的信号转导通路
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常见的几种信号通路（一）
2００9年04月0８日评论（3）|浏览(9０)点击查看原文
1JAＫ-STAT信号通路
1) JAＫ与ＳTAＴ蛋白
JAK-SＴＡＴ信号通路是近年来发现的一条由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。与其它信号通路相比,这条信号通路的传递过程相对简单,它主要由三个成分组成,即酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子ＳTAT。
信号通路关键蛋白质分子
信号通路关键蛋白质分子信号通路是一系列相互作用的生化反应，用于传递细胞内外的信息。
关键蛋白质分子在信号通路中发挥着至关重要的作用，它们调节着信号的传导和细胞的响应。
本文将介绍几种常见的信号通路关键蛋白质分子，包括G蛋白偶联受体、酪氨酸激酶、细胞内信号传导蛋白和转录因子。
G蛋白偶联受体是一类广泛存在于生物体内的膜受体，它们通过与G蛋白结合，介导细胞对外界信号的感知和响应。
G蛋白偶联受体分为三类：Gs、Gi和Gq。
Gs蛋白激活腺苷酸环化酶，产生第二信使cAMP，进而激活蛋白激酶A，调节细胞内的代谢和信号传导。
Gi 蛋白抑制腺苷酸环化酶活性，降低cAMP水平，起到负调节的作用。
Gq蛋白则激活磷脂酶C，产生第二信使二酰甘油和肌醇三磷酸，参与细胞内信号传导。
酪氨酸激酶是一类重要的信号传导蛋白，它们通过磷酸化反应调节多种细胞过程。
酪氨酸激酶分为受体型和非受体型。
受体型酪氨酸激酶包括表皮生长因子受体（EGFR）、血小板源性生长因子受体（PDGFR）和肿瘤坏死因子受体（TNFR），它们在细胞增殖、分化和存活等过程中发挥重要作用。
非受体型酪氨酸激酶主要包括SRC 家族激酶和JAK家族激酶，它们参与免疫应答、细胞凋亡和细胞迁移等生物学过程。
细胞内信号传导蛋白是信号通路中的另一类关键分子。
它们包括蛋白激酶C（PKC）、丝裂原激活蛋白激酶（MAPK）和磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）等。
PKC是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，参与细胞增殖和分化等过程。
MAPK是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，它们通过磷酸化反应调节细胞的生长、分化和凋亡等。
PI3K是一类磷脂酰肌醇激酶，它参与细胞的增殖、存活和迁移等过程。
转录因子是一类能够结合到DNA上调节基因转录的蛋白质。
它们在信号通路中起着重要的调节作用。
转录因子包括核转录因子（NF-κB）、激活蛋白-1（AP-1）和CREB等。
NF-κB参与细胞的免疫应答和炎症反应等过程。
AP-1是由c-Jun和c-Fos等蛋白质组成的转录因子复合物，参与细胞的增殖和凋亡等过程。
常见信号通路
JNK生理功能
参与细胞凋亡的调控 细胞存活 肿瘤的形成 机体的发育与分化
（三）p38信号转导通路
p38α：白细胞、肝、脾、骨髓中等高表达
p38β：脑和心脏中高泌器官中高表达
注： p38 α和 p38 β 具有不同的剪接体
重要的几种信号通路介绍
• • • • • • MAPK信号通路 JAK-STAT信号通路 Wnt信号通路 TGF- 信号通路 NF- B信号通路 PI3K-AKT信号通路
MAPK信号通路 丝裂原活化蛋白激酶
MAPK信号级联反应
Stimulus
Growth factors, Mitogen, GPCR Raf, Mos, Tpl2
•
•
3个基因转录产物的选择性剪接产生10个JNK 亚型 (46kDa, 55kDa)；
同一基因编码的46kDa和55kDa亚型无明显的 功能差异 。
JNK信号通路MKK和MKKK
MKK (MAP2Ks) • MKK4 ( SEK1/MEK4/JNKK1/SKK1 )
• 主要激活JNK，但对p38也有活化作用
（二）JNK信号转导通路
• 是已知的应答最多样刺激的细胞信号转 导途径之一 • JNK通过Thr-Pro-Tyr模体的磷酸化被激 活
JNK:
• • • 人的JNK由3个基因 ( jnk1, jnk 2和 jnk3)编码； JNK1和JNK2广泛地在多种组织表达，而 JNK3 主要在脑、心脏与睾丸组织中表达 JNK家族成员间的同源性超过80%；
激活p38途径的物理、化学应激：
• 氧化应激 (巨噬细胞 )
• 低渗压 (HEK293细胞 ) • 紫外线辐射 (PC12细胞 ) • 低氧 (牛肺动脉成纤维细胞 ) • 循环扩张 (肾小球膜细胞 )
细胞信号通路大全
信号通路与免疫系统疾病
自身免疫疾病
自身免疫疾病患者体内免疫细胞信号通路异 常激活，如T细胞、B细胞等信号通路，导致 自身免疫反应过度。
炎症性疾病
炎症性疾病患者体内炎症细胞信号通路异常激活， 如NF-κB、MAPK等信号通路，导致炎症反应过度 或持续。
感染性疾病
感染性疾病患者体内病原微生物通过干扰免 疫细胞信号通路，如细菌、病毒等，逃避免 疫细胞的攻击。
PI3K-Akt信号通路
PI3K-Akt信号通路是细胞生存和增殖的关键信号转导途径。
PI3K-Akt信号通路在细胞生长、代谢、存活和凋亡等过程中发挥重要作用。当细胞受到生长因子、激素等刺激时，PI3K被激 活，进而催化生成PIP3，后者与Akt结合并使其磷酸化，从而激活Akt。Akt可以进一步调控下游的靶蛋白，参与细胞增殖、 迁移、代谢等过程。
JAK-STAT信号通路
JAK-STAT信号通路是细胞因子信号转导的重要途径之一。
JAK-STAT信号通路在细胞因子信号转导中发挥关键作用。当细胞因子与受体结合后，JAK被激活并催 化受体酪氨酸磷酸化，进而招募并磷酸化STAT蛋白。STAT蛋白形成二聚体并进入细胞核，调控靶基 因的表达，参与细胞生长、分化、免疫调节等过程。
信号通路的自调节
信号通路的正反馈调节
自调节的一种形式是正反馈调节，它通过增 加某个关键信号分子的数量或活性，进一步 增强自身的信号传递。例如，某些生长因子 可以诱导自身受体的表达，形成一个正反馈 环路，不断放大信号传递。
信号通路的负反馈调节
另一种自调节形式是负反馈调节，它通过降 低某个关键信号分子的数量或活性，来抑制 自身的信号传递。例如，某些激素可以通过 诱导产生拮抗性激素或受体，从而抑制自身 的信号传递。
细胞通讯系统：五大分子信号通路
Wnt受体，其胞外N端具有富含半胱氨酸的结构 域，Frz作用于胞质内的蓬乱蛋白（Dsh），Dsh 能切断β-catenin的降解途径，从而使β-catenin在 细胞
质中积累，并进入细胞核，与T细胞因子 （TCF/LEF）相互作用，调节靶基因的表达。 Hedgehog信号通路 Hedgehog是一种共价结合胆固醇的分泌性蛋
u通过自我磷酸化激活并进而磷酸化其底物Cos2 与Sufu而将Hh信号传递至下游。这一过程将促使 全长的转录因子Ci155由Cos2及Sufu动态解离出 来并进入细胞
核内启动目的基因的表达。这项研究表明，细胞 能够通过动态调节Fu二聚化及其激酶活性而感应 不同水平的Hh信号。另外也提示了Hh信号通路 成员如何通过磷酸化影响他们的活
的Bouras等科学家发表文章称，他们发现了 Notch信号途径在调控乳房干细胞功能和乳房上 皮层级当中所发挥的作用。 Notch是一种跨膜的受体，它们广泛存在于
各种动物细胞中。Notch信号途径对于多种组织 和细胞命运非常重要，包括表皮、神经、血液和 肌肉等。在本期的封面文章中，研究人员发现， 敲除MaSC富集细胞群当中的规
癌细胞中保持高活性的通路。他们还指出，Wnt 信号转导通路与恶性癌症的发生有密切关系 “基因突变激活Wnt信号通路一般会导致结肠癌 的发生，肺癌通常是由其他基因变
异引起，所以我们对于Wnt细胞信号转导通路与 肺癌有莫大关系也非常惊讶。”论文通讯作者琼 马萨格博士表示。[详细] 我国科学家在Hedgehog信号通路传递研究方
向取得新进展 CellResearch在线发表了中科院上海生命科学研 究院生化与细胞所赵允和张雷研究组在研究 Hedgehog信号通路传递方面的新进展。通过研 究揭
示，Hh浓度梯度信号所引发的Smo磷酸化水平的 升高，能够通过Smo与Cos2之间的动态相互作 用将Cos2/Fu复合物招募到质膜上，从而诱导Fu 二聚化。二聚化的F
抗氧化相关的信号通路
抗氧化相关的信号通路
抗氧化相关的信号通路包括以下几个方面：
1. Nrf2-Keap1 通路：Nrf2（核因子 E2 相关因子 2）是一种转录因子，它在细胞抵御氧化应激和维持内环境稳定方面起着关键作用。
在正常情况下，Nrf2 与 Keap1（kelch 样ECH 相关蛋白 1）结合，使其处于失活状态。
当细胞受到氧化应激时，Keap1 与 Nrf2 解离，Nrf2 得以活化并转移到细胞核，诱导一系列抗氧化基因的表达。
2. MAPK 通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路是一个重要的信号转导通路，参与细胞增殖、分化和应激反应等过程。
其中，ERK（细胞外信号调节激酶）、JNK（c-Jun N 端激酶）和 p38 MAPK 通路与抗氧化应激密切相关。
这些通路的激活可以诱导抗氧化酶的表达，增强细胞的抗氧化能力。
3. PI3K-Akt 通路：磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）-Akt 通路在细胞生长、存活和代谢等方面起着重要作用。
该通路的激活可以促进抗氧化酶的表达，并抑制氧化应激诱导的细胞凋亡。
4. AMPK 通路：AMP 活化蛋白激酶（AMPK）是一种能量感受器，在细胞能量代谢中起着关键作用。
当细胞内能量水平降低时，AMPK 被激活，进而调节一系列与能量代谢和抗氧化相关的基因表达。
这些信号通路在抗氧化应激中起着重要的调节作用，它们的活化或抑制可以影响细胞的抗氧化能力，进而影响细胞的存活和功能。
信号通路及传递方式
信号通路及传递方式信号通路是指在电子设备或系统中传输、处理和转换信号的路径。
传递方式是指信号在信号通路中的传输方式。
下面将分别对信号通路和传递方式进行详细介绍。
一、信号通路1.信号通路的基本概念信号通路是指在电子设备或系统中传输、处理和转换信号的路径。
在信号通路中，信号可以通过不同的元件、器件和电路进行传输和处理，比如放大器、滤波器、混频器等。
信号通路的设计和构建是电子系统设计的基础，它直接影响信号传输的质量和系统性能。
2.信号通路的组成部分信号通路通常由以下几个组成部分构成：(1)信号源：信号源是指产生和提供输入信号的元件或器件，可以是传感器、发电机、麦克风等。
(2)信号处理器：信号处理器对输入信号进行处理和转换，比如放大、滤波、混频、调制等。
常用的信号处理器有放大器、滤波器、混频器、调制器等。
(3)信号传输线：信号传输线用于将处理后的信号从一个地方传输到另一个地方，可以是电线、光纤等。
(4)信号接收器：信号接收器用于接收传输线上传输的信号，并将其转换为需要的形式，如数字信号转换为模拟信号。
3.信号通路的分类根据信号的性质和传输方式的不同，信号通路可以分为以下几类：(1)模拟信号通路：模拟信号通路用于处理和传输模拟信号，模拟信号是连续变化的信号，它的值可以在无限范围内变化。
模拟信号通路常用于音频、视频和射频等应用领域。
(2)数字信号通路：数字信号通路用于处理和传输数字信号，数字信号是离散的信号，它的值只能取有限个数。
数字信号通路通常用于计算机、通信和显示设备等领域。
(3)模拟数字混合信号通路：模拟数字混合信号通路用于处理和传输模拟信号和数字信号的混合信号。
模拟数字混合信号通路常用于混合信号芯片、电视机、手机等设备中。
4.信号通路的设计与应用信号通路的设计需要考虑信号的频率、幅度、失真、噪声等因素。
设计一个良好的信号通路可以提高信号传输的质量和系统的性能。
信号通路的应用非常广泛，它被广泛应用于电子设备和系统中。
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MAPK是信号从细胞表面→核内的重要传递者。
哺乳动物细胞中: MAPK激酶激酶 (MKKK, MAP3K) 20 种
MAPK激酶 (MKK, MAP2K)
7种
MAPK
12 种
2020/4/9
5
MAPK
ERK1 ERK2 ERK3α ERK3β JNK1 JNK2 JNK3
哺乳动物MAPK
其他名称
与ERK2的 同一亚族成员 同源性% 序列相似性%
MEK1
NES 激酶域 富含Pro域 D域
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16
MEK1和MEK2的上游调节因子 — Raf、RTK、非RTK、GPCR
• 在具有致瘤性的Ras转化细胞： Ras → Raf1 → MEK1 → ERK1/2
• 在心肌细胞： A-Raf → MEK1 → ERK1/2
• 在PC12细胞： B-Raf → MEK1 → ERK1/2
protein kinase (SAPK)。 • 多种应激刺激，包括: 细胞因子与生长因
子撤离、干扰DNA和蛋白合成的试剂、 UV辐射、热休克、反应活性氧 (ROS)、 高渗透压等都可以促进其活性增加。
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• ERK：Extracellular signal regulated protein kinase
• ERK的MAPK有5种 (1~5)，它们分属于不同 的亚族；
• ERK1和ERK2(ERK1/2)研究得最为透彻， 为细胞内主要的MAPK；
2020/4/9
12
1、ERK1/2通路中MKKK
Raf: 是该通路中的重要的MKKK • 亚型: 有3种 — A-Raf、B-Raf、Raf1 • 组成: C-末端的激酶域
Growth, Differentiation, Development
3
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
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4
一、MAPK 信号通路的成员
MEK1和MEK2是该通路主要的MKK • 为双特异性蛋白激酶； • 通过两个残基的磷酸化而被激活( Ser或Thr)； • 突变可引起其活性增加 (不同于MAPK)； • 特异性较高，仅磷酸化少数底物。
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15
• MEK1和MEK2含3个非酶活性结构域 — ERK1/2结合位点 ( D域 ) 富含Pro结构域 核输出序列 ( NES )
8
MKKK（MAP3K):
➢Raf亚家族: A-Raf, B-Raf, Raf1 ➢ MEKK亚家族：MEKK1-4 ➢ASK1, Tpl2亚家族 ➢MST， SPRK， MUK， TAK1，MOS等
2020/4/9
9
MAPK信号通路作用模式
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10
2020/4/9
11
（一）ERK通路
p44 MAPK
88
p42 MAPK
100
p62 rat ERK3
43
100
human ERK3
42
74
SAPKγ
40
87
SAPK α
41
100
SAPK β
40
88
2020/4/9
6
MAPK
p38 α p38 β p38 γ p38 δ ERK5 ERK7
哺乳动物MAPK
其他名称 p38 CSBP
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
2020/4/9
13
ERK1/ERK2通路的上游的MKKK还包括 Mos、Tpl2、MEKK1、MEKK2和MEKK3
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14
2、ERK1/2通路中MKK (MEK)
2020/4/9
18
4、ERK1/2通路的生物学功能
• 刺激细胞增殖 • 抑制细胞生长、分化 • 细胞周期调控 • 调控微管组织中心（MTOC） • 纺锤体的组装 • 促进细胞存活
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19
2020/4/9
20
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21
（二）JNK信号转导通路
• 1991年鉴定出的新的MAPK • JNK: c-Jun N-terminal kinase • 鼠的同源物则被命名为Stress activated
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
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7
MKK(MAP2K):MEK (MAPK/ERK kinase)
MEK4
MEK6 MEK3
MKK
MEK7
MEK5
MEK2 MEK1
2020/4/9
重要的几种信号通路介绍
• MAPK信号通路 • JAK-STAT信号通路 • Wnt信号通路 • TGF- 信号通路 • NF- B信号通路 • PI3K-AKT信号通路
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1
MAPK信号通路 丝裂原活化蛋白激酶
2020/4/9
2
MAPK信号级联反应
Stimulus MAPKKK
Growth factors, Mitogen, GPCR
Stress, GPCR, Inflammatory cytokines, Growth factors
Stress, Growth factors, Mitogen, GPCR
Raf, Mos, Tpl2
MLK3, TAK, DLK
MEKK1, 4, MLK3, ASK1
MEKK2, 3, Tpl2
MAPKK
MEK1/2
MKK3/6
MKK4/7
MEK5
MAPK
Biological responses
2020/4/9
ERK1/2
p38 MAPK
JNK1,2,3
ERK5/BMK1
Growth, Differentiation, Development
Inflammation, Apoptosis, Growth, Differentiation
2020/4/9
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3、ERK1/2蛋白激酶的作用底物
• 底物的保守性磷酸化位点模体为 Pro-Leu-Ser/Thr-Pro
• 底物蛋白 — 超过150种 转录因子: Elk-1, Ets-1, Sap1a, c-Myc等 胞质蛋白: p90S6K 、cPLA2 、EGF 受体 细胞骨架: MAP1、2 、4 、Tau