细胞信号通路大全 Signal Transduction (上)

细胞信号转导(1)

Degredation of cAMP
激素
结合
G蛋白偶联受体
G蛋白
ATP
腺苷酸环化酶
Mg2+ ，or Mn2+
cAMP
蛋白激酶A （Protein kinase A，PKA）
级联反应(靶酶磷酸化、直接激活特定的转录调控因子 )
PKA的作用机制：使底物蛋白磷酸化
TGACGTCA
底物：
cAMP反应原件结合蛋白（CREB）
第一信使:由细胞分泌的能够调节机体功能的一大类生物活性分子。根据胞外信号的特点及作用机制分：激素--胰岛素、甲状腺素、肾上腺素
神经递质：乙酰胆碱、去甲肾上腺素
局部化学介质：生长因子、前列腺素、NO
激素神经递质局部介质

激动剂: 与受体结合后产生效应
Ⅰ型激动剂
Ⅱ型激动剂

拮抗剂：与受体结合后不产生效应，但可阻断激动
入血
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
1-磷酸葡萄糖
肾上腺素
3.糖原分解的停止
肝细胞膜表面受体
G蛋白
腺苷酸环化酶（AC）
磷酸二酯酶
ATP 无活性PKA
无活性的磷酸化酶激酶
cAMP
5’ AMP
活化的PKA
磷酸酶
活化的磷酸化酶激酶
磷酸酶
糖原磷酸化酶b
糖原磷酸化酶a 1-磷酸葡萄糖糖原
入血
葡萄糖
6-磷酸葡萄糖
PLC
信号刺激
细胞内钙库质膜
钙通道开放
胞内钙离子浓度瞬时升高形成钙离子-CaM复合物激活靶酶
蛋白质磷酸化酶激酶（PhK）肌球蛋白轻链激酶（MLCK）钙调蛋白依赖性蛋白激酶（CaM-PK）

细胞通讯系统：五大分子信号通路

胆固醇等脂质时，它们可以轻易穿过细胞膜，在细胞质内与目的受体相结合；一是当信号分子是多肽时，它们只能与细胞膜上的蛋白质等受体结合，这些受体大都是跨膜蛋白，通
过构象变化，将信号从膜外结构域传到膜内结构域，然后再与下一级别受体作用，通过磷酸化等修饰化激活下一级别通路。
Notch信号通路 Notch基因最早发现
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
范Notch效应子Cbf-1，将导致干细胞活性的增强，并产生异常的结构。以上发现表明，内生的 Notch信号对于限制MaSC扩展起到了一定作用。 [详细] WNT
调节基因表达。 Wnt信号通路 Wnt是一类分泌型糖蛋白，通过自分泌或旁分泌发挥作用。在小鼠中，肿瘤病毒整合在Wnt之后而导致乳腺癌。卷曲蛋白（Frz）作为
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
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
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
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

细胞通讯_精品文档

激活Gs增加腺苷酸环化酶活性
cAMP
PKA
促进心肌钙转运心肌收缩性增强
增加肝脏糖原分解
进入核内PKA 激活靶基因转录
肾上腺素
cAMP信号的终止：
通过cAMP磷酸二酯酶(cAMP phosphodiesterase,PDE)将cAMP的环破坏,形成5＇-AMP。
促黄体激素
组织胺（H2受体）
GDP脱落、GTP结合；使亚基游离，并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点;
过程：
Gs蛋白激活靶蛋白的作用机制
激活的亚基
无活性靶蛋白
信号分子
G蛋白关联的受体蛋白
亚基水解GTP为GDP，回复至原来构象，并从腺苷酸环化酶上脱落下来；与亚基重新结合成Gs蛋白
失活的靶蛋白
Pi
失活后复原的G蛋白
亚基结合腺苷酸环化酶，产生cAMP；受体蛋白脱去配基后回复至原来构象
指细胞通过其表面的受体与胞外信号分子(配体)选择性的相互作用.从而导致胞内一系列生理生化变化.最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。细胞识别是细胞通讯的一个重要环节.
细胞识别定义：
细胞通讯的六个基本步骤:
化学信号分子转运至靶细胞;
细胞内化学信号分子的合成;
信号分子与靶细胞受体特异性结合并使受体激活
信号分子
配基的结合改变了受体构象，暴露出Gs蛋白结合位点
激活的受体
GDP
GDP脱落、GTP结合；使亚基游离，并暴露出腺苷酸环化酶的结合位点
激活的亚基
激活的复合物
受体蛋白
GTP
GDPBiblioteka 配基的结合改变了受体构象，暴露出Gs蛋白结合位点;
形成配体-受体复合物；降低Gs蛋白对GDP的亲合力;

细胞的跨膜信号转导

细胞内信使
cAMP↑ cAMPຫໍສະໝຸດ Ca2+、IP3、DAG↑ cGMP↓
靶分子
PKA活性↑ PKA活性↓ PKC活化↑ Na+通道关闭
G蛋白的种类很多，每一类还有许多亚型
不同的G蛋白可激活不同的酶，产生不同的信使分子
（一）参与转导的信号分子
3．G 蛋白效应器（G protein effector）
（一）参与转导的信号分子
1. G蛋白偶联受体 2. G蛋白（鸟苷酸结合蛋白） 3. G 蛋白效应器 4. 第二信使
（一）参与转导的信号分子
1. G蛋白偶联受体：与配体结合后，通过构象变化结合并激活G蛋白。
通过G蛋白发挥作用→称为G蛋白偶联受体；不具备通道结构，无酶活性；种类繁多，每种受体都由一条包含7次跨膜α螺旋
旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine)
化学突触(chemical synapse)
③ 间隙连接：如电突触、闰盘
④ 外泌体(exosomes )：
跨膜信号转导的基本过程
三个阶段：
胞外信号的识别
胞内信号转换和
放大
胞内效应产生
构成信号转导系统的要素
❖ 受体：是一类存在于靶细胞膜上或胞内可识别并结合外
(1)主要是指催化生成（或分解）第二信使的酶
① 腺苷酸环化酶（adenylate cyclase, AC），作用是催化细胞内的ATP生成第二信使cAMP;
② 磷脂酶C（phospholipas C, PLC），可催化细胞膜上的磷脂酰肌醇生成第二信使DG和IP3；
③ 磷酸二酯酶（phosphodiesterase, PDE），可以水解胞内的第二信使cGMP；

细胞信号转导

细胞信号转导细胞信号转导（cell signal transduction):指的是偶联各种胞外刺激信号与其相应的生理反应之间的一系列分子反应机制。

其分子途径分为三个阶段：1、胞外刺激信号传递(1)环境刺激：(光、温度、水分、重力、伤害、病原菌毒物、矿物质及气体）最重要的环境刺激是光，光是光合作用的能源，光强、光质可作为信号激发受体，引起光形态建成。

（2）胞间信号传递：当环境刺激的作用位点与效应位点处在不同部位时，就必然发生信号的产生和传递。

这些胞间信号（化学信号和物理信号）及某些环境刺激信号就是细胞信号转导过程中的初级信号，即第一信使（first messenger）。

A、化学信号（chemical signals）：指细胞感受环境刺激后形成，并能传递信息引起细胞反应的化学物质，如：植物激素（ABA、GA、IAA等）、植物生长活性物质。

胞间化学信号长距离传递的主要途径是韧皮部，并且可以同时向顶和向基传递，传递速度为0.1-1 mm·s-1；其次是木质部集流传递。

B、物理信号（physical signals）：指细胞感受环境刺激后产生的具有传递信息功能的物理因子，如：电波、水力学信号等。

胞间物理信号电波长距离传递途径是维管束，短距离传递则通过共质体及质外体。

敏感植物动作电波的传播速度可达200 mm·s-1 。

2、膜上信号转换（1）受体（receptor）：受体：指位于细胞质膜上能与化学信号物质特异地结合，并能将胞外信号转换为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。

质膜表面有三种类型受体：a、G蛋白偶联受体(G-protein-linked receptor)b、酶联受体(enzyme -linked receptor)c、离子通道偶联受体(ion-channel-linked receptor)受体与化学信号物质的识别反应是细胞信号转导过程中的第一步。

（2）G蛋白G蛋白：GTP结合调节蛋白（GTP binding regulatory protein ），膜上信号转换是通过G蛋白偶联的。

生物化学资料：第15章细胞信号转导改

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目录
（一）化学信号通讯：从简单到复杂的
化学信号通讯是生物适应环境不断变异、进化的结果。 1. 单细胞生物与外环境直接交换信息。
2. 多细胞生物适应环境变化细胞与细胞之间在功能上的协调统一
10
目录
多细胞生物细胞间的联系
➢ 细胞与细胞的直接联系：物质直接交换，或者是通过细胞表面分子相互作用实现信息交流。
泛素(ubiquitin)是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白。它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质,使其被水解。当附有泛素的蛋白质移动到桶状的蛋白酶的时候,蛋白酶就会将该蛋白质水解。
细胞信号转导概述
The General Information of Signal Transduction
7
细胞周期的关键调节分子细胞膜离子通道作用机制嗅受体及其作用机制泛素介导的蛋白质降解
诺贝尔奖获得者
Edmond H. Fischer Edwin G. Krebs
Alfred Gilman，Martin Rodbell
Robert F. Furchgott，Louis J. Ignarro，Ferid Murad
受体按照其作用位置分为：细胞表面受体（多为糖蛋白）
17
目录
属于这一类通讯的有：
1. 相邻细胞间粘附因子的相互作用、
2. T淋巴细胞与B淋巴细胞表面分子的相互作用等。
T淋巴细胞靶细胞
18
目录
二、特异性受体接收细胞外信号
（一）化学信号通过受体在细胞内转换和传递
受体（receptor）是细胞膜上或细胞内能特异的识别外源化学信号并与之结合的成分，其化学本质是蛋白质，个别是糖脂。
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细胞信号转导(1)(1)

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目录
③作用距离最短的是神经元突触内的神经递质。特点由神经元细胞分泌；通过突触间隙到达下一个神经细胞；作用时间较短。
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目录
化学信号的分类
神经分泌内分泌
化学信号的名称神经递质
激素
作用距离
nm
m
受体位置
膜受体膜或胞内受体
举例
乙酰胆碱胰岛素谷氨酸生长激素
自分泌及旁分泌
细胞因子
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（一）化学信号通讯存在从简单到复杂的进化过程
化学信号通讯是生物适应环境不断变异、进化的结果。 •单细胞生物与外环境直接交换信息。 •多细胞生物中的单个细胞不仅需要适应环境变化，而且还需要细胞与细胞之间在功能上的协调统一。
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目录
多细胞生物细胞间的联系
➢ 细胞与细胞的直接联系：物质直接交换，或者是通过细胞表面分子相互作用实现信息交流。
细胞通讯的方式 ① 通过相邻细胞的直接接触 ② 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
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目录
细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及效应的全过程称为信号转导（ signal transduction）。
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目录
第一节
细胞信号转导概述
膜受体介导的信号向细胞内，尤其是细胞核的转导过程需要多种分子参与，形成复杂的信号转导网络系统。
构成这一网络系统的是一些蛋白质分子（信号转导分子，signal transducer）和小分子活性物质（第二信使，second messenger）。
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目录
在细胞中，各种信号转导分子相互识别、相互作用将信号进行转换和传递，构成信号转导通路（signal transduction pathway）。

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。