第九章细胞信号转导
膜受体Frzzled(Fz) 膜辅助性受体LRP5/6 糖元合酶激酶3(GSK3) 支架蛋白(Axin) 抑癌蛋白(APC) T细胞因子(TCF)
Wnt→Fz → LRP/DSH → Axin/APC/GSK3/β-catenin →β-catenin →β-catenin/TCF → 激活靶基因转录
级联反应等, 即信号的识别、转移与转换。
主要内容：
细胞信号转导概述 细胞内受体介导的信号传递 G蛋白偶联受体介导的信号转导 酶联受体介导的信号转导 其他细胞表面受体介导的信号通路 细胞信号转导的整合与控制
第一节
细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体
三、信号转导系统及其特性
分泌化学信号
Hedgehog（Hh）：Hh信号分子是一种由信号细胞分泌的局域性蛋白质 配体，作用范围小。 Hh受体：Ptc、Smo和iHog蛋白，介导细胞对Hh信号应答反应。Ptc和Smo 具有接受和转导Hh信号的功能，iHog可能作为辅助性受体参与Ptc 与Hh信号的结合。
相关的信号分子超家族，无活性的分泌性前体需经蛋白酶水解作用形成以
二硫键连接的同源或异源二聚体，即成熟的活化形式。
TGF-β受体： 与TGF-β结合的细胞表面受体复合物，可将胞外信号将胞内转导， 包括RⅠ、RⅡ和RⅢ受体，本质上是受体Ser/Thr激酶。
TGF-β-Smad信号通路
TGF-β（配体）与TGF-β受体结合 形成复合物后便被激活，受体的激 酶活性能在胞质内直接磷酸化并激 活特殊类型的转录因子Smad，进入 核内调节基因表达。 ① 配体与RⅢ结合 ② RⅢ将配体递交给RⅡ或配体直接 结合RⅡ。RⅡ自磷酸化被激活 ③ 与配体结合的RⅡ募集并磷酸化 RⅠ的Ser/Thr残基，RⅠ受体被 激活 ④ 激活的R1受体磷酸化Smad ⑤ Smad激活靶基因转录
NO分子胞内受体介导信号传递
NO
cGMP GTP 血管内皮细胞 血管平滑肌细胞
NO在胞内是如何产生的？
硝酸甘油为什么能用于治疗心绞痛？ 硝酸甘油能在体内转化为NO，可舒张血管， 从而减轻心脏负荷和心肌的需氧量。
第三节 G蛋白
G蛋白偶联受体介导的信号转导
G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体介导的信号通路
G蛋白：三聚体GTP结合调节蛋白，具GTPase活性，由Gα、Gβ和Gγ三 个亚基组成，Gβ和Gγ亚基以异二聚体形式存在，Gα和Gβγ亚基分 别通过共价结合的脂分子锚定在质膜上。
细胞通讯
接触依赖性通讯
间隙连接（动物）、胞间连丝（植物）
信号分子与受体
（一）信号分子
• 定义：是细胞的信息载体，化学信号如激素、局部介质 和神经递质等；物理信号如声、光、电和温度变化等。 • 根据化学性质可分为： 气体信号分子（NO、CO） 疏水性信号分子（甾类激素和甲状腺素） 亲水性信号分子（神经介质、局部介质、大多数蛋 白类激素）
（IL）、干扰素（IFN）、集落刺激因子（CSF）、促红细胞生成素（Epo）
和某些激素（如生长激素和催乳素）等。 细胞因子受体： 是细胞表面一类与酪氨酸蛋白激酶偶联的受体，受体本身不具酶活性 但它的胞内段具有与胞质酪氨酸激酶的结合位点，受体活性依赖于非受体 酪氨酸蛋白激酶。
JAK-STAT信号通路
蛋白质模式结合域
通常由40～120个氨基
酸残基组成，一侧有较
浅凹陷的结构域，虽不
具酶活性，但能识别蛋
白质上特定基序或特定
修饰位点。
细胞内信号蛋白复合物的装配
A：支架蛋白 B：活化受体 C：肌醇磷脂
信号转导系统的主要特性 （1）特异性： “结合” 和“效应器”特异性、饱和性和可逆性 （2）放大效应
因转录
（三）激活磷脂酶C，IP3和DAG双信使信号通路
DAG → PKC → 靶酶磷酸化 配体→GPCR →G蛋白→PLC → PIP2 → IP3
→
Ca2+
→ 应答蛋白
调节代谢或 基因转录
双信使系统：以磷脂酰肌醇 代谢为基础的信号通路当胞
PI
PIP
外信号与膜受体结合后，同
时产生两个胞内信使，分别
五、细胞表面整联蛋白介导信号转导
细胞表面受体介导的信号通路
（1）GPCR-cAMP和RTK-Ras通路：活化受体导致胞质蛋白激酶活化，然后转位到核内
并磷酸化特异的核内转录因子，进而调控基因转录。
（2）TGF-β-Smad和Jak-STAT信号通路：配体与受体结合激活受体本身或偶联激酶的
活性，导致胞质内特殊转录因子的活化，基因表达调控。 （3）Wnt和Hedgehog信号通路：配体与受体结合引发胞质内多蛋白复合物去装配，释 放转录因子，调控基因表达。 （4）NF-κB和Notch信号通路：抑制物或受体本身的蛋白切割，释放活化的转录因子， 调控基因表达。
第四节
酶联受体介导的信号转导
一、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路 二、PI3K-AKT（PKB）信号通路
三、TGF-β受体及其TGF-β-Smad信号通路 四、细胞因子受体与JAK-STAT信号通路
一、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路
与酶连接的细胞表面受体（酶联受体）特点：
① 跨膜蛋白 ② 胞外配体与受体结合时即激活受体胞内段的酶活性 ③ 催化性受体
配体结合域
酪氨酸激酶结构域
受体酪氨酸激酶的活化
含有SH2结构域的蛋白能够 识别活化的酪氨酸残基位点
启动下游信号传导
活化的酪氨酸激酶启动Ras蛋白级联活化
蛋白复合物
Ras蛋白：一类小的单体GTP结合蛋白，具有GTPase活性，一类GTPase开关蛋白
活化的Ras蛋白激活的MAPK磷酸化级联反应
（3）网络化与反馈调节机制
（4）整合作用
第二节 细胞内受体介导的信号传递
一、细胞内核受体及其对基因表达的调节 二、NO作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合
膜 受 体 与 细 胞 内 受 体
亲脂性激素分子胞内受体介导信号传递
细胞内受体蛋白：位于细胞 内，依赖于亲脂性激素激活 的胞内基因调控蛋白。 含有3个功能域，为: ①C端是激素结合域 ②中部DNA结合域 ③N端转录激活结构域
（二）受体 一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大受体
受体
细胞表面受体
受体特征：至少有2个功能域，即结合配体的功能域和产生效应的功能域， 分别具有结合特异性和效应特异性。
（三）第二信使与分子开关
指第一信使分子与细胞表面受体结合后，导致胞内产生或释放的非蛋白小分子，通过浓度变化调节 级联蛋白活性影响细胞行为。
第九章
细胞信号转导
南昌大学生命科学学院
细胞通讯：(cell communication)：一个细胞发出的信息 通过介质传递到另一个细胞产生相应反应的过程。
信号转导(signal transduction) 与信号传导(cell signalling)
• 信号传导强调信号的产生、分泌与传送,即信号分子从合成 的细胞中释放出来,然后进行传递 • 信号转导强调信号的接收与接收后信号转换的方式(途径) 和结果, 包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的
RTK-Ras-MAPK信号通路：
配体 → RTK → Ras → Raf（MAPKKK）→ Mek（MAPKK）
→ Erk（MAPK）→进入细胞核 →其它激酶或转录因子的
磷酸化修饰→对基因产生多种效应 RTK的功能： 主要是控制细胞的生长、分化而不是调控细胞的中间代谢。
二、PI3K-PKB(Akt)信号通路 PI3K-Akt信号通路始于RTK和细胞因子受体的活化，产生磷酸化的酪氨酸残 基，从而募集PI3K向膜上转位提供锚定位点。
几种常见的胞内第二信使
分子开关
定义：在引发信号转导级联反应中起分子开关作用的一类蛋白
信号转导系统及其特性
信号转导系统：由细胞内多种行使 不同功能的信号蛋白所组成的信号 传递链。
组成： ①激活受体： ②产生第二信使（或活化的信号蛋白） ③信号放大的级联反应 ④细胞应答反应 ⑤细胞应答反应终止或下调
G蛋白偶联受体（G protein coupled receptor，GPCR）： 能够与G蛋 白特异性结合而介导胞外信号向胞内信号转导一类细胞表面受体。
G蛋白偶联受体的结构图
G蛋白偶联受体介导的细胞信号通路（按效应器分）：
激活离子通道的G蛋白偶联受体的信号通路 以cAMP为第二信使的G蛋白偶联受体的信号通路 激活磷脂酶C，以IP3和DAG作为双信使的信号通路
JAK(Janus激酶)：新 近发现的一类与细胞因 子受体相连的胞质酪氨 酸蛋白激酶
STAT(信号转导子和 转录激活子)，是一 类衔接子蛋白。
第五节
其他细胞表面受体介导的信号通路
一、Wnt-β-Catenin信号通路 二、Hedgehog受体介导的信号通路 三、NF-κB信号通路
四、Notch信号通路
TGF-β-Smad 信号通路的生物学功能 （1）影响细胞增殖、分化。 （2）在创伤愈合、细胞外基质的形成、胚胎发育、组织分化 骨重建有重要调控作用。 （3）免疫调节和神经系统的发育也起重要调控作用。
四、细胞因子受体与JAK-STAT信号通路
细胞因子:
是影响和调控多种类型细胞增殖、分化与成熟的活性因子，包括白介素
（一）激活离子通道的G蛋白偶联受体所介导的信号通路
心肌细胞上M乙酰胆碱受体激活G蛋白开启K+通道
Gt蛋白偶联的光敏感受体的活化诱发cGMP门控阳离子通道的关闭
（二）激活或抑制腺苷酸环化酶（cAMP酶）的信号通路
cAMP-PKA信号调控肝和肌细胞糖原代谢
cAMP-PKA信号调控靶基因转录
激素→GPCR → G蛋白→腺苷酸环化 酶→cAMP → cAMP 依赖的PKA →基因 调控蛋白 → 靶基
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细胞生物学第4版第9章细胞信号转导
第一节 细胞信号转导概述
• 细胞通讯步骤与功能
Figure 15-8 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
一、细胞通讯
• 化学信号通讯 • 接触依赖性通讯（contact-dependent signaling） P157 • 间隙连接（gap junction）胞间连丝（plasmodesma）
– 受体特异性识别并结合胞外信号分子 ， 形成受体－配体复合物，导致受体 激活
– 受体构象改变，导致信号初级跨膜转 导，靶细胞内产生第二信使或活化的 信号蛋白
– 胞内第二信使或胞内信号蛋白复合物 装配，起始胞内信号放大的级联反应
– 细胞应答反应 – 受体脱敏或受体下调，终止或降低细
胞反应
蛋白质模式结合域（modular binding domain）
一、细胞内核受体及其对基因表达的调节
• 3 个功能域
– C 端激素结合结构域 – 中部DNA 或Hsp90 结合结构域 – N 端转录激活结构域
• 细胞内受体的本质是依赖激素激活 的转录因子。
• 信号分子的作用是将抑制性蛋白从 细胞内受体上解离，使受体上的 DNA结合位点暴露而激活。
• 激素－核受体复合物与激素反应元 件（HRE）结 合，调节基因转录。
一细胞，常见于癌变细胞。 化学突触（chemical synapse）：神经递质由突触前膜释
放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。
二、几个基本概念
• 信号分子 • 受体 • 第二信使 • 分子开关
1. 化学信号分子
• 根据其溶解性分类： • 亲水性信号分子——神经递质、生长因子、细胞因子
东北林业大学植物生理学9-植物细胞信号转导
胞内信号转导
膜上信号转换
胞间信号传递
植物体内的胞间信号可分为两类，即化学信号和物理信号。
一、胞间信号
(一) 化学信号 (chemical signals )
细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生 理反应的化学物质。 植物激素是植物体主要的胞间化学信号。 如当植物根系受到水分亏缺胁迫时，根系细胞 迅速合成脱落酸 (ABA) ，ABA 再通过木质部蒸腾流 输送到地上部分，引起叶片生长受抑和气孔导度的 下降。而且ABA的合成和输出量也随水分胁迫程度 的加剧而显著增加。 这种随着刺激强度的增加，细胞合成量及向作 用位点输出量也随之增加的化学信号物质称之为正 化学信号(positive chemical signal)。 ABA 然而在水分胁迫时，根系合成和输出细胞分裂 素 (CTK) 的量显著减少，这样的随着刺激强度的增 干旱 CTK 加，细胞合成量及向作用位点输出量随之减少的化 学信号物质称为负化学信号(negative chemical signal)。
植物细胞信号转导
第一节 植物体内的信号传导
生长发育是基因在一定时间、 重力 空间上顺序表达的过程，而基因表达 Fig.1 各种 外 除受遗传信息支配外，还受环境的调 光合作用的光 部信号影响植 控。 光周期 光形态建成的光 物的生长发育 植物在整个生长发育过程中， 湿度 温度 受到各种内外因素的影响，这就需要 草食动物 风 植物体正确地辨别各种信息并作出相 应的反应，以确保正常的生长和发育。 乙烯 例如植物的向光性能促使植物 病原体 向光线充足的方向生长，在这个过程 中，首先植物体要能感受到光线，然 寄生虫 后把相关的信息传递到有关的靶细胞， 土壤微生物 土壤质地 并诱发胞内信号转导，调节基因的表 水分状况 有毒物质 矿质营养 达或改变酶的活性 光质→光受体→信号转导组分 →光调节基因→向光性反应 各种外部信号影响植物的生长发育
第九章MAPK信号转导通路
例：ERK2 — Tyr-185 , Thr-183 pY185 — 解除L12对底物结合的阻断
• MAPK是Pro指导的蛋白激酶
对于ERK2来说，其底物的一般保守性 序列为 Pro-X-Ser/Thr-Pro • 活化环中Tyr-185 和Thr-183的磷酸化， 引起该环重新折叠，与Arg结合位点相 互作用 • 酸性氨基酸替代，不导致组成性活化 • MAPK的点突变不影响其活性
五、酵母MAPK通路 酿酒酵母 — 已鉴定出5条 • 单倍体的交配途径 • 浸润性生长通路 • 细胞壁重构通路 • 双组分渗透压感受器通路 • Sho1渗透压感受器通路
（一）酵母菌中MAPK模式的组成和作用 酿酒酵母：4种MKKK 4种MKK 6种MAPK 其中，4种参加明确的5种MAPK通路 2种 (SMK1, YKL161C)参加未知 的MAPK通路 3个成员通过与支架蛋白结合而联在一起
（四）细胞壁重构通路
• 酵母的生长依赖于 有效的细胞壁重构
• PKC1：MKKKK • MKK1和MKK2的
重叠作用意义不清
（五）渗透压感受器和应激通路 酿酒酵母的2种渗透压感受器： • “双组分”渗透压感受器 低渗透压条件下激活 • 膜渗透压感受器 高渗透压条件下激活 • 2种渗透压感受器对MAPK通路的调节 作用不同
在心肌细胞 A-Raf → MEK1 → ERK1/2
在PC细胞 B-Raf → MEK1 → ERK1/2
3. ERK1/2蛋白激酶的作用底物及灭活 • 底物的保守性磷酸化位点模体为 Pro-Lue-Ser/Thr-Pro • 底物蛋白 — 胞质蛋白: p90S6K 、cPLA2 、EGF 受体 细胞骨架: MAP1、2 、4 、Tau 转录因子：Elk-1, Ets-1, Sap1a, c-Myc等 • 灭活: MKP-1, -3, -4
• MAPK是Pro指导的蛋白激酶
对于ERK2来说，其底物的一般保守性 序列为 Pro-X-Ser/Thr-Pro • 活化环中Tyr-185 和Thr-183的磷酸化， 引起该环重新折叠，与Arg结合位点相 互作用 • 酸性氨基酸替代，不导致组成性活化 • MAPK的点突变不影响其活性
五、酵母MAPK通路 酿酒酵母 — 已鉴定出5条 • 单倍体的交配途径 • 浸润性生长通路 • 细胞壁重构通路 • 双组分渗透压感受器通路 • Sho1渗透压感受器通路
（一）酵母菌中MAPK模式的组成和作用 酿酒酵母：4种MKKK 4种MKK 6种MAPK 其中，4种参加明确的5种MAPK通路 2种 (SMK1, YKL161C)参加未知 的MAPK通路 3个成员通过与支架蛋白结合而联在一起
（四）细胞壁重构通路
• 酵母的生长依赖于 有效的细胞壁重构
• PKC1：MKKKK • MKK1和MKK2的
重叠作用意义不清
（五）渗透压感受器和应激通路 酿酒酵母的2种渗透压感受器： • “双组分”渗透压感受器 低渗透压条件下激活 • 膜渗透压感受器 高渗透压条件下激活 • 2种渗透压感受器对MAPK通路的调节 作用不同
在心肌细胞 A-Raf → MEK1 → ERK1/2
在PC细胞 B-Raf → MEK1 → ERK1/2
3. ERK1/2蛋白激酶的作用底物及灭活 • 底物的保守性磷酸化位点模体为 Pro-Lue-Ser/Thr-Pro • 底物蛋白 — 胞质蛋白: p90S6K 、cPLA2 、EGF 受体 细胞骨架: MAP1、2 、4 、Tau 转录因子：Elk-1, Ets-1, Sap1a, c-Myc等 • 灭活: MKP-1, -3, -4
[药学]第九章MAPK信号转导通路
![[药学]第九章MAPK信号转导通路](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/936fe10a2af90242a895e58d.webp)
核输出序列 ( NES )
MEK1 NES 激酶域 富含Pro域 D域
• MEK1和MEK2的上游调节因子 — Raf、RTK、非RTK、GPCR 在转化细胞： Ras → Raf1 → MEK1 → ERK1/2 在心肌细胞 A-Raf → MEK1 → ERK1/2 在PC细胞 B-Raf → MEK1 → ERK1/2
在低渗透压条件下 • Sln1 是有活性的 • Ssk1是无活性的 • HOG1也无活性 在高渗透压条件下 • Sln1 是无活性的 • Ssk1是有活性的 • HOG1也有活性
2. Sho1依赖的渗透压感受器 Sho1：跨膜蛋白渗透压感受器 结构 ：4个跨膜区 + C-末端胞质区 ( 含SH3域)
100 50 47 44 42 51 41
100 75 62 64
（二）MAPK的二级结构和超二级结构 以ERK2为例 N端域 — 主要由β折叠和2个α螺旋组成 （1~109和320~358位氨基酸残基） C端域 — α螺旋，含磷酸化唇和MAPK插 入，催化环（Arg-147~152)
（110~319位氨基酸残基）
• 减数分裂
• 双层膜的原孢子壁包裹单层核膜的4个单倍体 • 从原孢子壁的双层间隙沉积孢子壁。
孢子壁的组成：共4层： 第一、二层：同植物细胞壁
第三层：孢子特异性的结构
聚乙酰氨基葡糖 + 聚氨基葡萄糖 第四层：电子密集层 双酪氨酸包被
从以上酵母MAPK通路的研究中看到: • MAPK通路是一个连续的蛋白激酶激
MAPK的激活机制 • 活性部位位于两个折叠域的界面
• 是通过Thr和Tyr的双位点同时磷酸化 而被激活 例：ERK2 — Tyr-185 , Thr-183
第九章细胞信号转导
– 水溶性信号分子：生长因子（蛋白质和肽类）、 局部化学递质、神经递质
– 气体性信号分子：NO、CO（脂溶性）
• 性质：蛋白质及短肽、氨基酸的核苷酸衍生物、脂 肪酸和胆固醇衍生物、气体分子(NO、CO)等。
• 特点：①特异性； ②高效性； ③可被灭活。
• 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。
物
神经递质
（B） 受体（receptor）
受体概念：两种解释
• 其一：能够识别和选择结合信号分子（配体）并能 引起一系列生物学效应的生物大分子，多为糖蛋白， 少数为糖脂或糖蛋白与糖脂的复合物。
• 其二：能够识别和选择性结合某种信号分子 （配体） 的大分子，当与配体结合后，通过信号转导(signal transduction)作用将胞外信号转换为胞内化学或物 理的信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学 效应。
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro Ferid Murad
• NO可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞。
• 血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞，NO 的生成由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase， NOS）催化，以L-精氨酸为底物，以NADPH作 为电子供体，生成NO和L-瓜氨酸。
细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活。
细胞表面受体分属三大家族： 离子通道耦联的受体（ion-channel-linked receptor） G-蛋白耦联的受体（G-protein-linked receptor） 酶连的受体（enzyme-linked receptor）
每一个细胞对胞外各种特异的信号 分子作出反应导致不同的效应
– 气体性信号分子：NO、CO（脂溶性）
• 性质：蛋白质及短肽、氨基酸的核苷酸衍生物、脂 肪酸和胆固醇衍生物、气体分子(NO、CO)等。
• 特点：①特异性； ②高效性； ③可被灭活。
• 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。
物
神经递质
（B） 受体（receptor）
受体概念：两种解释
• 其一：能够识别和选择结合信号分子（配体）并能 引起一系列生物学效应的生物大分子，多为糖蛋白， 少数为糖脂或糖蛋白与糖脂的复合物。
• 其二：能够识别和选择性结合某种信号分子 （配体） 的大分子，当与配体结合后，通过信号转导(signal transduction)作用将胞外信号转换为胞内化学或物 理的信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学 效应。
Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro Ferid Murad
• NO可快速扩散透过细胞膜，作用于邻近细胞。
• 血管内皮细胞和神经细胞是NO的生成细胞，NO 的生成由一氧化氮合酶（nitric oxide synthase， NOS）催化，以L-精氨酸为底物，以NADPH作 为电子供体，生成NO和L-瓜氨酸。
细胞表面受体: 为胞外亲水性信号分子所激活。
细胞表面受体分属三大家族： 离子通道耦联的受体（ion-channel-linked receptor） G-蛋白耦联的受体（G-protein-linked receptor） 酶连的受体（enzyme-linked receptor）
每一个细胞对胞外各种特异的信号 分子作出反应导致不同的效应
细胞间的信息通讯
. 第九章细胞间通讯与信号转导第一节细胞通讯一．信号转导：针对外源信息所发生的细胞应答反应全过程。
二．细胞间联络的三种方式：（一）细胞间隙连接：是细胞间的直接通讯方式。
相邻细胞间存在着连接蛋白构成的管道结构——连接子。
生物学意义：相邻的可以共享小分子物质，因此可以快速和可逆的促进。
相邻细胞对外界信号的协同反应。
（二）膜表面分子接触通讯细胞质膜的外表面存在的蛋白质或糖蛋白、蛋白聚糖分子作为细胞的触角，可以与相邻细胞的膜表面分子特异性的相互识别和相互作用，以达到功能上的相互协调。
这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯。
例如：T淋巴细胞和B淋巴细胞的相互作用。
黏附分子的相互作用。
黏附分子：细胞表面的整合蛋白、钙粘蛋白和免疫球蛋白超家族等分子都可以通过其蛋白质或糖链部分与另一细胞的同类或不同类分子相互识别并结合，使得两个细胞黏附在一起，因此将这些分子称为黏附分子。
（三）化学信号介导的通讯多细胞生物与邻近细胞或相对较远距离的细胞之间的信息交流主要是由细胞所分泌的化学物质，如蛋白质或小分子有机化合物所完成的。
这些分子称为化学信号。
他们作用于周围或距离较远的其他种类细胞（靶分子），调节其功能，这种通讯方式称为化学通讯。
是间接的细胞通讯，是细胞间的相互联系不再需要它们之间的直接接触，而是以化学信号介质进行调控。
第二节细胞信号转导机制概述外源信号---受体---细胞内多种生物分子的浓度、活性、位置变化---细胞应答反应。
一．信号必须经由受体发挥作用二．信号转导分子负责信号在细胞内的传递和转换（一）第二信使：细胞的信号转导过程是由一个复杂的网络系统完成的。
这一网络系统的结构基础是一些关键的蛋白质分子和一些小分子活性物质，其中的蛋白质分子常被称为信号转导分子，小分子活性物质常被称为第二信使。
（二）蛋白激酶与蛋白磷酸酶是蛋白质活性的开关系统蛋白质的磷酸化修饰是体内蛋白质类物质活性快速调节的重要方式之一。
蛋白激酶（PK）催化A TP分子中的r-磷酸基团转移至蛋白质分子中的羟基的反应。
第9章 细胞信号转导(1)
受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路
受体酪氨酸激酶（Receptor tyrosine kinase,RTK)又称 酪氨酸蛋白激酶受体。迄今已鉴定有50多种，包含7个 亚族。 RTK的N端位于胞外，是配体结合结构域，C端位于胞 内，具有酪氨酸激酶结构域，并具有自磷酸化位点。 大多数RTK是单体跨膜蛋白，配体结合导致受体二聚 化，形成同源或异源二聚体。 胞外配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素，包 括多种生长因子、胰岛素和胰岛素样生长因子。 RTK的主要功能是控制细胞生长、分化而不是调控细 胞中间代谢。
NO参与的信号途径
NO是一种具有自由基性质的脂溶性气体分子，能够 透过细胞膜迅速扩散 NO在细胞内极其不稳定，半衰期2-30s，被氧化后以 NO3-和NO2-形式存在细胞外液中 NO只能在组织中局部扩散，对邻近的靶细胞发挥作 用 血管内皮细胞，神经细胞时NO的生成细胞，以精氨 酸为底物
细胞因子受体与JAK-STAT信号通路
3 其它细胞表面受体介导的信号通路
Wnt受体和Hedgehog受体介导的信号通路：通 过配体与受体结合引发胞质内多蛋白复合物去 装配，从而释放转录因子，在转位到核内调控 基因表达。 NF-B和Notch信号通路涉及到抑制物或受体本 身蛋白切割作用，从而释放活化的转录因子， 再转位到核内调控基因表达。
cAMP-PKA信号通路
cAMP为第二信使，激活蛋白激酶A（Protein kinase A, PKA）。 无活性PKA含有两个调节亚基（R）和2个催化亚基组 （C）成的四聚体，每个R亚基有2个cAMP结合位点。
cAMP-PKA信号通路对肝细胞和肌细胞糖原代谢的调节 GS:糖原合成酶 PKA：蛋白激酶A IP：磷蛋白磷酸酶抑制蛋白 PP：磷蛋白磷酸酶 G-1-P: 葡萄糖-1-磷酸 GPK:糖原磷酸化酶激酶 GP：糖原磷酸化酶
9 第九章 细胞信号转导
一个细胞发出的信息通过介质（配体，信号分子）传递到 靶细胞，与靶细胞的受体作用，通过信号转导产生细胞内 一系列生理生化变化，最终表现为靶细胞整体生物学效应 的过程。
Gene transcription Cell proliferation Cell differentiation Cell death Cell mobility Immune responses
离子通道偶联受体 细胞表面 受体类型 G蛋白偶联受体 酶偶联受体
受体至少有2个功能域： 结合配体的功能域 产生效应的功能域
7
根据受体引发细胞反应作用过程的时间特 点，可以分为2种主要的细胞反应：
一、细胞内存量蛋白活性或功能的改变，进 而影响细胞代谢功能的短期反应（快反应）； 二、通过转录因子的修饰激活或抑制基因表 达的长期反应（慢反应）
双信使系统
→DAG→激活PKC→蛋白磷酸化或促 Na+/H+交换使胞内pH DAG-PKC途径
35
IP3-Ca2+ 和DAG-PKC 双信使信号通路
36
1、IP3-Ca2+途径
激素
受体
G蛋白
PLC
IP3
CaM 钙调蛋白
内质网上的配 体门Ca2+通道
Ca2+
Ca2+ CaM复合体 Ca2+—CaM复合体 结合并激活靶酶
G蛋白偶联受体（G Protein-Coupled Receptors， GPCRs） 是细胞表面受体中最大的多样性家族； 统计表明：现有25%的临床处方药物是针对GPCRs所介 导信号通路为靶点研制和开发的。
23
一、G蛋白偶联受体的结构与激活
G蛋白偶联受体---配体受体复合物与靶 蛋白（酶或离子通道）的作用要通过G 蛋白偶联，才可产生第二信使。 G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白 （trimetric GTP-binding regulatory protein）的简称，由α,β,γ三个亚基组成， α 亚基和βγ二聚体亚基共价结合脂分子 锚于质膜PS面。 当配体结合受体后， α 亚基与受体胞内 部分偶联，引起α 亚基构象变化，使得 GDP被GTP交换， α 亚基脱离受体，产 生游离的活化α 亚基以及游离的活化βγ 二聚体。
Gene transcription Cell proliferation Cell differentiation Cell death Cell mobility Immune responses
离子通道偶联受体 细胞表面 受体类型 G蛋白偶联受体 酶偶联受体
受体至少有2个功能域： 结合配体的功能域 产生效应的功能域
7
根据受体引发细胞反应作用过程的时间特 点，可以分为2种主要的细胞反应：
一、细胞内存量蛋白活性或功能的改变，进 而影响细胞代谢功能的短期反应（快反应）； 二、通过转录因子的修饰激活或抑制基因表 达的长期反应（慢反应）
双信使系统
→DAG→激活PKC→蛋白磷酸化或促 Na+/H+交换使胞内pH DAG-PKC途径
35
IP3-Ca2+ 和DAG-PKC 双信使信号通路
36
1、IP3-Ca2+途径
激素
受体
G蛋白
PLC
IP3
CaM 钙调蛋白
内质网上的配 体门Ca2+通道
Ca2+
Ca2+ CaM复合体 Ca2+—CaM复合体 结合并激活靶酶
G蛋白偶联受体（G Protein-Coupled Receptors， GPCRs） 是细胞表面受体中最大的多样性家族； 统计表明：现有25%的临床处方药物是针对GPCRs所介 导信号通路为靶点研制和开发的。
23
一、G蛋白偶联受体的结构与激活
G蛋白偶联受体---配体受体复合物与靶 蛋白（酶或离子通道）的作用要通过G 蛋白偶联，才可产生第二信使。 G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白 （trimetric GTP-binding regulatory protein）的简称，由α,β,γ三个亚基组成， α 亚基和βγ二聚体亚基共价结合脂分子 锚于质膜PS面。 当配体结合受体后， α 亚基与受体胞内 部分偶联，引起α 亚基构象变化，使得 GDP被GTP交换， α 亚基脱离受体，产 生游离的活化α 亚基以及游离的活化βγ 二聚体。
9-1 细胞周期与调控
into S phase is called G1-cyclin, for example, cyclin C and cyclin
D.
D46-E2-A2-B1
细胞周期依赖激酶 CDK
• cdc2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，故名细 胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK)。
• cdc2又称CDK1，可将特定蛋白磷酸化，如：
第二部分 细胞周期调控 1、起始点 (start or R point) 2、细胞周期检查点(cell cycle checkpoints)及作用 3、细胞周期蛋白 cyclin （MPF=cyclin+CDKCKI） 4、细胞周期进程调控 (progression regulatory of cell cycle)
G1checkpoint: Fission yeast cells: Start point; Animal cells: Restriction Point
成熟促进因子 MPF：maturation-promoting factor
卵母细胞
Lab. of Toronto Univ and Yale Univ.
细胞的生命开始于产生它的母细胞的分裂，结束于它的子 细胞的形成，或是细胞的自身死亡。通常将子细胞形成作为一 次细胞分裂结束的标志。
细胞周期也称为“细胞分裂周期”。是指一个细胞经生长、 分裂而增殖成两个细胞所经历的全过程。在这一过程中，细胞 的遗传物质复制并均等地分配给两个子细胞。
细胞周期概述 细胞周期调控
maturation promoting factor,
MPF
Purdue Univ.:
Behavior of MPF
早熟凝集染色体 The prematurely condensed chromosome (PCC)
D.
D46-E2-A2-B1
细胞周期依赖激酶 CDK
• cdc2与细胞周期蛋白结合才具有激酶的活性，故名细 胞周期蛋白依赖性激酶 (CDK)。
• cdc2又称CDK1，可将特定蛋白磷酸化，如：
第二部分 细胞周期调控 1、起始点 (start or R point) 2、细胞周期检查点(cell cycle checkpoints)及作用 3、细胞周期蛋白 cyclin （MPF=cyclin+CDKCKI） 4、细胞周期进程调控 (progression regulatory of cell cycle)
G1checkpoint: Fission yeast cells: Start point; Animal cells: Restriction Point
成熟促进因子 MPF：maturation-promoting factor
卵母细胞
Lab. of Toronto Univ and Yale Univ.
细胞的生命开始于产生它的母细胞的分裂，结束于它的子 细胞的形成，或是细胞的自身死亡。通常将子细胞形成作为一 次细胞分裂结束的标志。
细胞周期也称为“细胞分裂周期”。是指一个细胞经生长、 分裂而增殖成两个细胞所经历的全过程。在这一过程中，细胞 的遗传物质复制并均等地分配给两个子细胞。
细胞周期概述 细胞周期调控
maturation promoting factor,
MPF
Purdue Univ.:
Behavior of MPF
早熟凝集染色体 The prematurely condensed chromosome (PCC)
细胞信号传导
细胞信号转导综述09级临床2班隋德岭0941105217一、细胞信号转导的概念细胞信号转导是指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。
水溶性信息分子及前列腺素类（脂溶性）必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。
传导通路示意图二、信号转导受体[1]（一）膜受体1．环状受体(离子通道型受体)多为神经递质受体,受体分子构成离子通道。
受体与信号分子结合后变构，导致通道开放或关闭。
引起迅速短暂的效应。
2．蛇型受体7个跨膜α-螺旋受体, 有100多种，都是单条多肽链糖蛋白，如G蛋白偶联型受体[2] [3]。
G蛋白示意图3．单跨膜α-螺旋受体包括酪氨酸蛋白激酶型受体和非酪氨酸蛋白激酶型受体。
（1）酪氨酸蛋白激酶型受体这类受体包括生长因子受体、胰岛素受体等。
与相应配体结合后，受体二聚化或多聚化，表现酪氨酸蛋白激酶活性，催化受体自身和底物Tyr磷酸化，有催化型受体之称。
（2）非酪氨酸蛋白激酶型受体，如生长激素受体、干扰素受体等，。
当受体与配体结合后，可偶联并激活下游不同的非受体型TPK，传递调节信号。
（二）胞内受体位于胞液或胞核，结合信号分子后，受体表现为反式作用因子，可结合DNA顺式作用元件，活化基因转录及表达。
包括类固醇激素受体、甲状腺激素受体等。
胞内受体都是单链蛋白，有4个结构区：①高度可变区②DNA结合区③激素结合区④绞链区(三)受体与配体作用的特点是：①高度亲和力，②高度特异性，③可饱和性1．受体：位于细胞膜上或细胞内，能特异性识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，膜受体多为镶嵌糖蛋白：胞内受体全部为DNA 结合蛋白。
受体在细胞信息传递过程中起极为重要的作用。
2．G蛋白：即鸟苷酸结合蛋白，是一类位于细胞膜胞浆面、能与GDP或GTP 结合的外周蛋白，由α、β、γ三个亚基组成。