细胞信号转导1

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细胞信号转导(1)

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)

细胞的信号转导医学细胞生物学

细胞的信号转导医学细胞生物学

细胞信号转导的分类
01
根据信号分子种类的不同,细胞信号 转导可以分为亲脂性信号转导和亲水 性信号转导。
02
亲脂性信号转导主要涉及类固醇激素 、甲状腺激素等脂溶性激素,而亲水 性信号转导则涉及氨基酸、肽类、核 苷酸等水溶性分子。
03
此外,根据信号转导途径的不同,细 胞信号转导还可以分为受体介导的信 号转导和非受体介导的信号转导。受 体介导的信号转导主要涉及配体-受 体相互作用,进而激活一系列的信号 分子和酶促反应;而非受体介导的信 号转导则主要涉及细胞内某些化学反 应或物理刺激引起的信号转导。
指导。
新药靶的抗肿瘤作用研究
要点一
总结词
新药靶的抗肿瘤作用研究是信号转导领域的重要应用方向 ,旨在开发针对肿瘤细胞特异信号通路的创新药物。
要点二
详细描述
肿瘤的发生发展与细胞信号转导通路的异常密切相关。针 对新发现的靶点,研究者们会评估其在抗肿瘤中的作用, 包括抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞凋亡、抑制肿瘤血管生 成等方面。通过体外实验和临床试验,验证新药靶在抗肿 瘤治疗中的潜在应用价值,为肿瘤治疗提供新的策略和药 物候选物。
02 医学细胞生物学基础
医学细胞生物学定义
医学细胞生物学是一门研究细胞的结 构、功能、生长、发育、代谢、遗传 和疾病等生命现象的科学。它以细胞 为基本单位,研究细胞的组成、结构、 功能和相互关系,以及细胞在生命活 动中的作用和变化规律。
VS
医学细胞生物学是医学领域中一门重 要的基础学科,它为医学研究和临床 实践提供了重要的理论基础和技术支 持。
信号转导与疾病的诊断
分子标志物
信号转导相关分子可作为疾病诊断的标志物。例如,某些癌症患者体内存在异常激活的信号转导分子,这些分子可作 为癌症诊断的指标。

植物生理学—信号转导1

植物生理学—信号转导1
第七章
植物细胞信号转导
植物细胞信号转导的概念、特点 研究内容和意义
植物细胞信号转导过程
刺激与感受 信号转导 蛋白质可逆磷酸化 细胞反应
§1 植物细胞信号转导概述 • 植物生命活动
– 物质代谢 – 能量转化 – 信息流 物质流 信息流 能量流
• 一种特殊的代谢过程 • 传递环境变化的信息 • 调节和控制物质与能量代谢\生理反应\生长发育 物质流、能量流一起组成植物体的生命活动全过程
生效应。自然条件下发生涝害或淹水时植株体内就经常存在
这类信号的传递。
胞间信号的传递
2.化学信号的韧皮部传递 韧皮部是同化物长距离运输的主要途径,也是化学信号 长距离传递的主要途径。植物体内许多化学信号物质,如ABA、 JA-Me、寡聚半乳糖、水杨酸等都可通过韧皮部途径传递。 一般韧皮部信号传递的速度在0.1~1mm·s-1之间,最高可达 4mm·s-1。 3.化学信号的木质部传递 化学信号通过集流的方式在木质部内传递。 近年来这 方面研究较多的是植物在受到土壤干旱胁迫时,根系可迅速 合成并输出某些信号物质,如ABA。根系合成ABA的量与其受 的胁迫程度密切相关。合成的ABA可通过木质部蒸腾流进入叶 片,并影响叶片中的ABA浓度,从而抑制叶片的生长和气孔的 开放。
异三聚体G蛋白
小G蛋白
1. 2. 3. 4.
静息态; 胞间信号与受体结合; G蛋白与受体结合被激活,甩去GDP,暴露GTP结合位点; G蛋白与GTP结合,蛋白质构象改变,脱去效应器活性 位点抑制因子β亚基; 5. 激活的G蛋白水解GTP,触发效应器,把胞间信号转换位 胞内信号; 6. G蛋白重新结合β亚基回到原初构象,恢复静息态。
膜表面受体主要有三类
• 目前研究接受外界信号必需的植物受体主要有 三种: 植物激素受体 光信号受体(包括对红光和远红光敏感的 光敏色素、对蓝光敏感的蓝光受体和对紫外敏 感的紫外光受体) 感病诱导因子受体。 现在对光敏色素的研究比较深入,对植物激素受体的

细胞的信号转导

细胞的信号转导

• 由膜上的腺苷酸环化酶(AC)环化胞浆内 • ATP形成cAMP。 • cAMP是最早确定的第二信使。 正常情况下,cAMP的生成与分解保持平衡,使 胞浆内cAMP浓度保持在10-7M以下。当配体与受体 结合后,1个AC可生成许多cAMP,使cAMP的水平 在几秒钟内增高20倍以上。
• • • • • • •
3. PLA 2 –AA信号转导系统 花生四烯酸( AA)是通过磷脂酶水解膜磷脂释放的不饱
和脂肪酸。 1)PLA2的激活机制 :
许多细胞外信号(如肾上腺素能激动剂、缓激肽、凝血
酶等)都可激活PLA2,有些PLA2通过G蛋白激活;有些 PLA2被PLC激活,PLC通过增加胞内Ca2+、或激活PKC间 接激活PLA2。细胞外信号刺激PLA2途径直接在sn-2位置 脱酯释放AA,是生成AA的重要途径,也是细胞调控AA生
期使用激动剂和拮抗剂的药理或病理情况下,将之除去后受体 数量和反应性均可恢复。
(2)根据调节的种类,分为
1)受体的数目与结合容量:促使受体数目或结合
容量增加的调节称为上调。反之称为下调。
2)反应性:在内环境影响下,受体反应性会产生增
敏、失敏等现象。 增敏:细胞在某种因素的作用下,受体与配体结合的
敏感性增加。如甲状腺素可增加细胞对儿茶酚胺、TSH、
第二节 细胞的跨膜信号转导功能
• 跨膜信号转导 • (transmembrane signal transduction)
(一)细胞信号转导
1. 细胞信号转导的概念
不同形式的外界信号作用于细胞时,通常并不进入细胞或 直接影响细胞内过程,而是作用于细胞膜表面(少数类固 醇激素和甲状腺激素除外)通过引起膜结构中一种或数种 特殊蛋白质分子的变构作用,将外界环境变化的信息以新

细胞信号转导与作用细胞生物学论文(1)

细胞信号转导与作用细胞生物学论文(1)

细胞信号转导与作用细胞生物学论文(1)
细胞信号转导与作用细胞生物学论文
1. 概述
细胞信号转导是指细胞接收外界信号后进行内部反应的过程。

信号可
以是化学物质、光、声音、触觉等各种刺激,而对信号进行转导的细
胞通常会做出相应的反应,如增殖、运动、分化等。

信号转导可分为
三个基本阶段:受体激活、转导途径和反应输出。

2. 受体激活
细胞膜和细胞核内的受体可以感知来自外界环境的刺激。

常见的细胞
膜受体有受体酪氨酸激酶、G蛋白耦联受体等;而细胞核内受体如核受体则对脂溶性物质有选择性的识别和结合作用。

受体与配体结合后,
受体激活开始。

3. 转导途径
受体激活后,信号会通过一系列酶、蛋白质、激酶等分子间的反应传递。

这些分子会相互作用形成受体复合物或信号传导通路,从而传递
外界的信息。

不同的转导途径通常包括有线性通路、串联通路、并联
和反馈通路。

4. 反应输出
转导途径终究会导致细胞内部某些分子的磷酸化或变化。

这些分子经
过一系列反应后会触发细胞内的一些反应,如胞质钙离子浓度的改变、酶的活性的改变等。

这些反应最终会导致细胞行为的改变,如细胞增殖、分化、凋亡等。

总之,细胞信号转导是一个复杂而有机的过程。

它可以是线性通路,
也可以是多重通路,甚至是网络通路。

它可以通过很多途径达到不同的细胞反应,从而影响细胞的生理行为。

理解信号转导和掌握其应用非常重要,可以应用于疾病治疗和药物开发等领域。

细胞的信号转导

细胞的信号转导

一、细胞信号转导概述(一)信号转导的概念在多细胞生物体中,细胞间的信号转导(signaltransduction)与交换对细胞的生存非常重要。

细胞的信号转导是通过多种分子相互作用的一系列有序反应,将来自细胞外的信息传递到细胞内各种效应分子,并产生生物效应的过程。

通常所指的信号转导是指跨膜信号转导(transmembrane signal transduction),即生物活性物质(如神经递质、激素、细胞因子等)通过受体或离子通道的作用,将其转变为细胞内各种分子数量、分布或活性的变化,从而对细胞的功能、代谢、生长速度、迁移等生物学行为产生影响。

(二)信号转导系统的基本组成细胞信号转导系统通常由信息分子(signaling molecule)、受体(receptor)、转导体(transducer)及效应体(effector)四个环节组成。

信息分子的受体位于靶细胞的质膜上、胞质或核内,与之相结合的相应信息分子统称为配体(ligand)。

配体与受体的结合可诱导受体的构象发生变化,激活转运体,进而启动细胞内的信息转导途径(如效应体的级联反应),最终导致细胞功能的改变。

(三)信号转导的主要途径根据介导的配体和受体的不同,信号转导可分为两大类,一类是水溶性配体或物理信号作用于膜受体,随后经历跨膜和细胞内信号转导体的依次作用,最终作用于效应体,产生效应。

依据膜受体特性的不同,这类信号转导又有多种通路,主要是由离子通道型受体、G蛋白耦联受体、酶联受体和招募型受体介导的信号转导。

另一类是脂溶性配体直接与胞质受体或核受体结合而发挥作用,这类方式通常都是通过影响基因表达而产生效应。

应当注意到膜受体介导的信号转导也大多可以影响转录因子的活性而改变基因的表达。

(四)信号转导途径间的交互联系细胞信号转导通路的细节非常复杂,涉及蛋白质等相互作用以及相关基因表达的过程,而且各种信号转导通路间存在更为复杂的联系,构成错综复杂的信号网络(signaling network)。

细胞的信号转导

细胞的信号转导
于附近的靶细胞,如:生长因子 、前列腺素、 NO等
4. 自分泌信号:与上述三类不同的是,信号发放细胞和靶
细胞为同类或同一细胞,常见于癌变细胞。
从溶解性来看又可分为脂溶性和水溶性两类:
脂溶性信号分子:如甾类激素和甲状腺素,可直接穿膜进入靶细胞 ,与胞内受体结合形成激素-受体复合物,调节基因表达。
其共同特点是: ①特异性 ②复杂性 ③时间效应
按产生和作用方式分:
1. 激素 :内分泌信号,经血液或淋巴循环转运,作用距离
远、范围大、持续时间长。如:胰岛素、甲状腺素、肾 上腺素等
2. 神经递质:突触分泌信号,作用时间、距离短,如: 乙
酰胆碱、去甲肾上腺素等
3. 局部化学介质 :旁分泌信号,通过细胞外液介导,作用
参与G蛋白偶联受体进行信号转导的第二信使有cAMP 、cGMP、三磷酸肌醇(IP3)和二酰基甘油(DAG )、Ca2+等。第二信使的作用是对胞外信号起转换和 放大的作用。
(一)cAMP信号途径
1、刺激性/抑制性激素和相应受体
Gs/ Gi
腺苷酸环化酶(AC):跨膜12次,在G蛋白激 活下,催化ATP生成cAMP。
Adenylate cyclase
2、依赖cAMP的蛋白激酶A(Protein Kinase A, PKA):由两个催化亚基和两个调节亚基组成。
•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。
3、环核苷酸磷酸二酯酶(PDE):降解cAMP生成5’-AMP ,终止其信号功能。
量氯离子和水分子持续转运入肠腔 ,引起严重
腹泻和脱水。
四、蛋白激酶功能异常
肿瘤促进剂佛波酯与DAG结构类似,取代其与 PKC结合而活化PKC,但不被降解,从而使PKC 不可逆活化,细胞不可控的生长、增殖。

细胞信号转导的机制与重要性

细胞信号转导的机制与重要性

细胞信号转导的机制与重要性细胞信号转导是细胞间相互沟通、协调生命过程的重要方式。

正常的细胞信号转导对于生命体的生长、分化、代谢、免疫等功能的正常发挥至关重要。

本文将探讨细胞信号转导的机制及其在生物学中的重要性。

一、细胞信号转导的基本机制1. 信号传导的起始步骤细胞信号转导的起始步骤是外部刺激物与细胞膜上的受体结合,形成受体激活。

这些受体可以是蛋白质、离子通道、酶等多种类型。

一旦受体激活,会触发一系列的细胞内信号传导。

2. 转导信号的传递细胞内信号传导的过程主要通过信号分子在细胞内的转导传递完成。

这些信号分子包括离子、细胞内信号蛋白、细胞因子等。

它们通过不同的路径,如细胞内信号通路、离子通道等,将信号传递到下游分子,最终调控细胞内的生物过程。

3. 下游效应的调节细胞内信号传导最终会调节下游的效应,包括基因的表达、蛋白质的合成等。

这些效应的实现可以通过激活或抑制特定的转录因子、启动或关闭特定基因的转录以及调节细胞内蛋白质的活性等方式完成。

二、重要性与生物学意义1. 细胞发育与分化细胞信号转导在胚胎的发育和分化中起着重要作用。

例如,在胚胎发育过程中,细胞间的信号转导可以引导细胞的定向移动、增殖和分化,最终形成不同的器官和组织。

2. 维持基本生物过程细胞信号转导对于细胞内基本的生物过程的调控至关重要。

例如,细胞信号转导可以调节细胞的新陈代谢过程,维持细胞内的能量平衡。

此外,细胞信号转导还能调控细胞的增殖和凋亡,维持组织和器官的稳态。

3. 免疫和炎症反应细胞信号转导在免疫和炎症反应中起着关键作用。

免疫细胞通过识别外来抗原并通过信号转导路径激活免疫应答,从而引发身体的免疫反应。

炎症反应中,信号转导可以调节炎症介质的合成和释放,参与组织的修复和免疫细胞的趋化。

4. 神经传导细胞信号转导在神经系统中的重要性不可忽视。

神经元通过神经递质信号的传导,实现神经系统中信息的处理和传递。

神经递质信号转导的研究不仅对于理解神经系统功能有重要意义,还对神经系统疾病的治疗提供了重要线索。

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1
Outline
• From extracellular signal to cellular response • Cell surface receptors and signal transduction proteins • G-protein coupled receptors (GPCRs): structure and mechanism • GPCRs that regulate ion channels • GPCRs that activate or inhibit adenylyl cyclase • GPCRs that trigger elevation in cytosolic Ca2+
30
6. Study the receptors and activity of signal transduction proteins
1) Purification of receptors
• • Recombinant DNA Affinity chromatography
2) Study the activity of signal transduction protein
<108 mol/L
high affinity
19
1) Eight classes of cell-surface receptors
Signaling via Enzyme -Linked Cell -Surface Receptor
20
Molecular Cell Biology,6th ed., H. Lodish, 2007
cellular responses
• This chain of intermediates: a signal transduction pathway.
3
1. Signaling molecules
1) Intercellular & intracellular signaling molecules
4
2) Signaling molecules act locally or at a distance
5
3) NO and CO
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1998
"for their discoveries concerning nitric oxide as a signalling molecule in the cardiovascular system"
Robert F. Furchgott 1/3 of the prize USA 1916 ~
Louis J. Ignarro 1/3 of the prize USA 1941~
Ferid Murad 1/3 of the prize USA 1936~
6
• Robert F. Furchgott’s work EDRF (endothelium-derived relaxing factor)
25
2) Types of protein kinases and phosphatases
• About 600 protein kinases and 100 phosphatases • Two types of protein kinases: add phosphate to the hydroxyl group on tyrosine residues add phosphate to the hydroxyl group on sersine/threonine residues • The receptor possesses intrinsic kinase activity or tightly bound to a kinase.

28
Four common intracellular second messengers
29
2) Advantages of second messengers
• Diffuse through the cytosol much faster than proteins • Facilitate amplification of extracellular signal
Pathways involving proteolysis
Molecular Cell Biology,6th ed., H. Lodish, 2007
21
2) Signaling molecules binding to intracellular receptors
22
3) TheΒιβλιοθήκη steroid receptor superfamily
• • Immunoprecipitation of kinases Pull down assays of GTP-binding proteins
31
Activation of three signal transduction proteins by phosphorylation
32
A pull-down assay shows that the small GTPbinding protein Rac1 is
16
6) Maximal cellular response usually does not require activation of all receptors
17
7) Sensitivity of a cell to external signals
1) The fewer receptors present on a cell, the less sensitive the cell is to the ligand. 2) Hypersensitivity (such as HER2)
11
3) Measure the affinity of a receptor for its ligand a) Dissociation constant
• • Kd=[R][L]/[RL] Kd=[L] which half of the receptors have a ligand bound when the system at equilibrium
12
b) Binding assays to determine the Kd
• For receptors have high affinity for their ligand
13
• For low-affinity ligands
Low-affinity
Low-affinity
High-affinity
3) Desensitization
regulation at the levels of transcription, translation and posttranslational processing, controlling the rate of degradation.
18
3. Cell-surface receptors & intracellular receptors
1) High affinity:
Receptor binds only a single signaling molecule or a group of structurally very closely related molecules.
2) High specificity:
The ability of receptors bind or not bind closely related substances.
48 nuclear receptors
(human), 2 categories: classical endocrine hormones receptors and orphan receptors.
23
24
4. Protein kinases and phosphatases
1) Phosphorylation and dephosphorylation: common cellular mechanism for regulating protein activity
26
A simple signal transduction pathway involving one kinase and one target protein
27
5. Intracellular second messengers
1) Second messengers
• The binding of ligands (first messengers) to many cellsurface receptors leads to a short-lived increase (or decrease) in the concentration of certain low-molecular-weight intracellular signaling molecules termed second messengers. Such as Ca2+ , cAMP, cGMP, DAG, IP3
Signal Transduction and G Protein Coupled Receptors
Han Yingying Dept. of Biochemistry and Molecular Biology
Tel:69156428 E-mail:151259808@ Sep.19 2014
14
4) Molecular complementary
8/28
15
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