关于信号转导研究的若干问题
生命科学中细胞信号转导的研究
生命科学中细胞信号转导的研究生命科学是一门新兴的学科，涉及到许多领域，其中细胞信号转导是其中一个重要的方向，因为它揭示了细胞内控制细胞生命的重要机制。
什么是细胞信号转导？细胞信号转导可以理解为一种信息传递的过程，其主要作用是促进或抑制细胞内的某些反应或过程，例如细胞增殖、细胞分化、凋亡等。
它的本质是通过信号分子从细胞外部到达细胞内部的受体，进而激活一系列的信号通路，最终导致生物学响应。
注重基础科学的研究者们在细胞信号转导机制的研究中已经取得了一些重要的成果，例如发现出多种信号通路的分子机制，并在药物设计及治疗方面产生重要影响。
细胞信号转导的研究对实际应用的意义细胞信号转导的研究对于医学上的应用有着广泛的意义，从治疗肿瘤和神经系统疾病到解决感染和代谢性疾病，都离不开对细胞信号转导机制的深入研究。
例如，在细胞增殖和存活信号传导方面，由于某些细胞内信号通路的异常激活，导致恶性肿瘤的形成。
因此，针对这些异常信号通路的抑制剂可以用于癌症的治疗。
此外，在一些神经系统疾病中，减少神经细胞的细胞死亡是必不可少的，而减少神经细胞的细胞死亡，也可以通过细胞信号转导机制的研究实现。
细胞信号转导的主要类型生命科学领域的研究表明，细胞信号转导主要分为三种类型：蛋白质酶相关的信号通路、G蛋白偶联受体通路和离子通道通路。
不同类型的信号通路在细胞生长、进程和运动等方面发挥着不同的作用。
蛋白质酶相关的信号通路蛋白质酶相关的信号通路指的是磷酸化酪氨酸或苏氨酸的靶蛋白，由丝氨酸/苏氨酸激酶，细胞形态蛋白酶激活蛋白（PAK）和成纤维细胞生长因子受体（FGFR）等激酶活化。
这些通路的主要机制是在细胞膜广泛分布的受体上识别信号分子，这些信号分子是细胞外分泌物，通过该过程使经过这些受体的信号传递到细胞内。
G蛋白偶联受体通路G蛋白偶联受体通路是细胞内信号转导过程中最普遍的一类信号通路。
这些通路通过G蛋白的转换作用，在细胞膜周围的受体上识别信号分子。
细胞膜受体信号转导通路与疾病的研究
细胞膜受体信号转导通路与疾病的研究细胞膜受体是细胞表面上的分子，负责感受外界刺激，转化成内部信号并传递到细胞内部，从而引发一系列生化反应，执行特定的细胞功能。
细胞膜受体通常由蛋白质构成，根据其结构和功能可分为多种类型。
其中有些受体与疾病的发展相关。
近年来，研究者们对细胞膜受体信号转导通路与疾病的关系进行了深入探讨，为相关疾病的治疗提供了新的思路。
1. 细胞膜受体信号转导通路的基本原理细胞膜受体通常由两部分组成：外在的识别部位和内在的信号传递部位。
识别部位与特定外界分子结合，一般称之为配体，形成复合体。
复合体激活受体的内部结构，使得信号传递部位发生构象变化。
这一过程可以通过三大通路进行，即G蛋白偶联受体（GPCR）通路、酪氨酸激酶受体（RTK）通路和离子通道受体（ICR）通路。
在G蛋白偶联受体通路中，激活后的受体能够与G蛋白结合，从而激活内部的信号传递分子。
这些分子会影响腺苷酸环化酶的活性，从而转变到AMP和cAMP之间的平衡。
紫藤碱受体是G蛋白偶联受体的代表性成员之一，激活它会引起增加心情和提高认知的效果。
酪氨酸激酶受体通路中，激活后的受体能够自身磷酸化，形成磷酸化的磷酸酪氨酸残基。
这些磷酸酪氨酸残基可以结合其他信号传递分子进行进一步的磷酸化作用，最终影响到基因表达。
EGFR受体是酪氨酸激酶受体的代表性成员之一，它的异常激活和癌症的发生相关。
离子通道受体通路中，激活后的受体能够调节细胞中的离子通道，导致离子通道的开放或关闭，从而改变细胞膜的电位，并引起细胞的反应。
乙酰胆碱受体是离子通道受体的代表性成员之一，激活它会引起神经肌肉接头处剧烈的反应。
2. 细胞膜受体信号转导通路在疾病发生中的作用2.1 癌症癌症是一类由于基因突变或表达异常而引起的疾病，其中膜受体通路的异常激活被认为是癌症发生的主要机制之一。
例如，EGFR和HER2是两个重要的酪氨酸激酶受体，在正常状态下会被调控以保证正常细胞生长和分化。
信号转导通路的筛选与优化
信号转导通路的筛选与优化信号转导通路是细胞中重要的生物学过程之一，它负责着细胞与环境之间的信息传递与响应。
由于信号转导通路扮演着这样重要的角色，因此它的研究也成为了现代生物学的重点。
在信号转导通路的研究中，关键的一步就是筛选与优化合适的通路。
信号转导通路的筛选过程通常以某个特定的生物学问题为出发点。
研究人员可以通过文献资料和数据库，查找已有的关于该生物学问题的相关研究，进而了解到有哪些信号转导通路可能与这个问题有关。
然后，研究人员可以通过实验方法验证这些与问题相关联的信号转导通路。
信号转导通路的验证通常包括两个方面：生物学实验和计算机分析。
生物学实验可以通过基因敲除、激活或抑制信号转导分子等手段，验证一些候选的信号转导通路与生物学问题之间的关系。
计算机分析则更多地从关键基因和蛋白质的表达特征出发，分析和预测可能与问题有关的信号转导通路。
在信号转导通路的筛选过程中，需要特别注意选择合适的实验方法和计算机分析方法。
这是因为不同的生物学问题所对应的信号转导通路可能是不同的，而且涉及的信号分子也可能会有所不同。
因此，对于每个生物学问题，需要针对性地设计和选择适合的实验和分析方法。
除了筛选与验证信号转导通路之外，优化信号转导通路也是信号转导研究的重要方面。
优化信号转导通路通常是通过人工设计合适的生物分子，来调节或控制信号转导通路的性质和功能。
常见的优化手段包括基因工程和化学合成等方法。
基因工程可以通过改变某些关键基因或基因产物的表达水平，来实现对信号转导通路的调节和控制。
比如，可以通过基因敲除或突变实验，来检测某些基因与特定信号通路之间的关系。
另外，也可以通过基因工程技术，人工合成一些蛋白质或其他信号分子，来控制信号转导通路的活性和功能。
化学合成是另一种常用的优化信号转导通路的方法。
化学合成可以通过人工合成扮演着关键作用的信号分子来改变信号转导通路的性质和功能。
这种方法对于研究特定的信号转导通路非常有用，因为它可以实现对信号分子的精准调控，并有效地阻断或激活整个信号转导通路。
基因转导和信号转导的研究
基因转导和信号转导的研究生命是由各种复杂的化学反应和生物过程所组成的。
我们身体内所发生的所有这些过程都是由基因和信号转导所驱动的。
基因转导是指从基因到蛋白质的转录和翻译过程，这是细胞以及整个生物体运作的关键。
信号转导则是对于外部刺激的响应和细胞内部信息传导的过程，这些过程能够调节细胞的生长、分化和细胞死亡等。
基因转导与信号转导是生物学和医学领域内的两个重要研究方向，对我们理解生命及疾病的本质都有着重大贡献。
一、基因转录和翻译基因转录是基因表达的第一步。
转录是指RNA聚合酶将DNA上编码的信息转录成RNA的过程。
RNA会复制一份完全与DNA序列相同的信息，除了U(尿嘧啶)代替T(胸腺嘧啶)以外。
转录结束后，RNA会离开细胞核质周转成体内各部分，依赖于RNA的类型和功能，在不同的部位发挥着其作用。
RNA也是蛋白质合成的重要材料，它持续地从DNA内复制信息，然后将其带到细胞内玩具为翻译的功能区域。
翻译是指RNA信息的转换成蛋白质过程。
在细胞核外，mRNA与核糖体结合，并通过三个碱基一组的密码子将信息翻译成氨基酸序列。
这些氨基酸在以后的折叠中会形成蛋白质结构。
大多数蛋白质结构的正确折叠是蛋白质功能得以实现的前提。
基因转录和翻译是生命的两个基本特征，也是现代生物学和医学研究的重点之一。
基因表达的错误或失调往往会导致生理和代谢过程失调，从而导致疾病的发生和发展。
无论是某些基因突变造成的先天性遗传疾病，还是环境因素和生活方式改变对基因表达的影响，都需要我们对基因转录和翻译的研究加以关注。
二、信号转导信号转导是指细胞内外信号的分子处理和信号传递到细胞内部的过程。
细胞经常被各种来自环境和其他细胞的信号所刺激，通过信号转导来响应这些信号。
在这个过程中，细胞会释放激素、生长因子和细胞外基质以及其他信号分子，然后这些信号分子会与受体分子特异性地结合在细胞膜上或细胞内面。
这样，细胞内某些信号转导分子的活性就会发生变化，从而引起信号级联反应，并触发细胞的生理和代谢活动。
动植物细胞信号转导的异同研究
动植物细胞信号转导的异同研究细胞信号转导是指外界刺激通过细胞表面受体与细胞内信号通路相互作用，最终引发细胞内一系列的化学反应，进而影响细胞生理和行为的过程。
动植物细胞之间信号转导的异同研究，对于深入理解生物发育和生理、复杂疾病的发生机制奠定了基础。
一、信号转导的介质植物细胞通过细胞壁与植物间质液相连，动物细胞则由细胞膜负责与外部环境信息接收和传递。
这样不同的信号传递介质，导致两种类型细胞信号转导的具体分子机制截然不同。
植物细胞外力引起的信号转导主要通过质膜中的感受器来传递，具体有拉力感受器、压力感受器等。
其中，草原病毒感染植物的研究表明，植物醇类生物合成反应中的白芥子苷酸具有开放离子通道和改变胞壁结构的作用，通过这种方式抑制病毒的侵染。
而动物细胞则通过细胞膜或细胞内受体、蛋白质激酶等形式传递内部信息。
二、信号转导路径的差异植物细胞的信号通路一般为直线式或星星状，信息从受体开始通过信号传导链逐级递增，最后到达靶点。
例如植物中的乙烯（ET）通路从外源性乙烯分子作用于乙烯感受器开始，通过多个步骤，最终引发生长素合成途径、氧化损伤抗性和逆境响应等多种生理功能。
在这种信号通路中，有大量的激酶、信号转录因子等中间信号分子参与。
动物细胞的信号转导机制更为复杂和灵活，常表现为交叉引导和互相调节。
例如钙离子通路需要在受体和目标蛋白之间形成正向的、可逆的激活/抑制关系，以确保信息传递的高度可靠性。
三、信号转导的特异性不同的外界刺激物或信号通常是通过不同类型的受体来感受的。
在植物细胞中，感受器的互相作用和选择性强调了受体特异性具有非常重要的地位。
例如，拟南芥中的LRK1基因是一个高度特异的筛选基因，在拟南芥种的乙烯感受器家族中，LRK1和ERS1、ERS2分子直接相互作用，并在外应力情况下引起乙烯的合成。
在动物细胞中，不同的激素或分子在特定受体的激活作用下，根据信号丰富性分别发挥不同的作用。
四、动植物信号转导的共性当然，不同类型的细胞和生物还存在一些信号转导的相通之处。
细胞信号转导机制与蛋白质表达调控研究
细胞信号转导机制与蛋白质表达调控研究近年来，细胞信号转导机制与蛋白质表达调控在生物医学领域受到了越来越多的关注。
这两个方面在细胞代谢、生长、分化和死亡等多个方面发挥着重要作用。
在这篇文章中，我们将讨论这两个方面的主要研究内容和进展。
一、细胞信号转导机制的研究在细胞内，许多生化反应需要通过复杂的信号转导机制来实现。
细胞信号转导机制的研究涉及到许多方面，如生物化学、分子生物学、系统生物学等。
目前，一些新兴的研究领域，如代谢组学、蛋白组学、基因组学等也开始应用于细胞信号转导的研究中。
细胞内信号通常是由生物分子（如激酶、肽、蛋白质、核酸等）激活特定的信号通路或反应而被转导，从而引起细胞内的反应和变化。
细胞信号转导通路的研究包括许多不同单元，如激酶、蛋白酪氨酸磷酸酶、激素受体、离子通道等。
最近，对一些具体的信号通路的研究引起了广泛的兴趣，如PI3K/mTOR通路、MAPK通路、JAK/STAT 等。
这些信号通路能够调节一些生命的关键基因的表达，从而控制细胞周期、细胞增殖和细胞分化。
对这些通路的研究也为很多疾病的治疗提供了新的思路。
例如，许多肿瘤与PI3K/mTOR通路的异常激活有关。
二、蛋白质表达调控的研究蛋白质是构成细胞各种功能组分的基本元素，蛋白质是由基因编码的，在细胞内通过一系列的步骤被合成。
蛋白质的合成是一个复杂的生化过程，其中包括基因的转录、RNA 的加工修饰、mRNA 的转运、翻译、修饰和折叠等多个步骤。
因此，蛋白质表达过程中的调控机制显得非常重要。
研究蛋白质表达调控可以帮助理解基因的结构、功能以及细胞生理学过程。
此外，还可以阐明各种疾病中蛋白质表达异常与发病的关系，为疾病的预防和治疗提供新思路。
目前，研究蛋白质表达调控的方法也不断发展。
近年来，基因编辑技术在研究蛋白质表达方面发挥了重要作用。
基因编辑技术可以有效地改变基因的表达水平，进而研究蛋白质的生物学功能。
此外，一些新兴的技术也开始应用于蛋白质表达调控的研究中。
信号转导通路与神经调节研究
信号转导通路与神经调节研究信号转导通路与神经调节研究是近年来备受关注的话题。
在生命科学领域中，信号转导和神经调节研究是一个非常关键的领域，因为它们能协调和整合细胞活动并影响生物体许多方面的生理和行为功能，如生长，分化和发育等。
因此，它们在治疗多种疾病方面具有重要的价值。
信号转导通路是一类传递生物分子信号的复杂分子网络。
多数信号转导通路先通过外界信号片段与细胞膜上的受体相结合，从而激活的这些被激活的受体再进一步触发一系列复杂而精细的反应、催化和调节步骤。
这些步骤会引起的瞬间电位改变，让相应回应器（如光谱发射）发生相应的变化。
因此，信号转导通路的研究可以帮助我们更好地理解细胞与生物体的物质代谢和调控机制。
而神经调节则是指神经元之间利用化学信号（称为神经递质）和电信号，通过多种细胞类型形成的复杂通路，对神经功能和行为进行调节。
不同的信号转导通路对神经调节都具有重要的作用，与神经调节相伴随。
这些通路可以以单一阈值或阈值集合的形式调节神经元活动，因此，神经调节和信号转导通路的研究均对疾病的治疗和神经功能的解释有着深远的影响。
药物和治疗信号转导通路研究和神经调节研究的成功使得创制药品和治疗方法变得简单和可预测。
药物在疾病治疗中的应用，通常是通过恢复或增强正常神经调节通路的生物学活性。
举例来说，对于一些神经系统疾病的治疗，药物能够在细胞水平上进行干预，使神经递质的释放和转运适应性提高，从而使动作电位初始化、神经元易化改变等各个方面产生不同的效应。
另一方面，信号转导通路的针对信号分子和结构的整体化合物和小分子药物以及抑制剂可能成为多种疾病治疗的首选。
毕竟，信号转导通路和神经调节对于细胞的生长、分化和增殖都有极其关键的影响。
例如，Ras通路是目前研究最深入的信号转导轨迹之一。
Ras，它受到多种激励，如滤光片和即刻性细胞死亡因子（Fas）的刺激。
当被激活时，Ras会通过各种分子继续传递其信号，参与多种生物学进程，包括细胞生长、分化和增殖。
细胞信号传导和信号转导的研究进展
细胞信号传导和信号转导的研究进展随着人们对生命科学的研究不断加深，细胞信号传导和信号转导成为了一个热门的研究领域。
细胞信号传导和信号转导是指细胞通过多种方式传递信号并激活其内部的信号转导通路，从而实现各种细胞功能的完成。
细胞信号传导和信号转导过程中涉及到大量的分子和蛋白质，这些分子和蛋白质之间形成了一个复杂的网络。
本文将着重介绍细胞信号传导和信号转导的研究进展。
细胞信号传导可以通过多种细胞因子介导完成。
细胞因子是一类细胞外分泌蛋白质，它可以对身体内各个细胞起到特定的作用，从而影响身体内的生理反应。
细胞因子通过结合到细胞膜上的受体来实现信号传递。
由于细胞因子及其受体的复杂性，这种信号传递方式已成为细胞生物学研究的热点之一。
我们已经发现了很多新的细胞因子和相关受体，并深入研究了这些分子在疾病和健康方面的作用。
这些研究成果使我们对细胞信号传导及其调节作用有了更深入的认识。
另外，除了细胞因子介导的传递，细胞内的信号转导通路也是一种重要的信号传递机制。
它可以让细胞内部在提供给外界信号的同时，对其自身产生响应。
这种信号传递方式对于许多生物体的适应性和生长发育都至关重要。
通过对信号转导的研究，我们已经发现了许多重要的信息传递通路，这些通路在细胞的生命过程中具有极其重要的作用。
细胞信号转导通路的复杂性在于，信号转导通路不仅包含有反应和信号传递的物质，还包含许多负责调节和控制信号传递的蛋白质。
这些负责调控的蛋白质包括激酶、磷酸酶、转录因子等等。
我们已经通过对这些蛋白质的研究，建立了众多信号通路的分子机制模型，并深入分析了通路中分子间的互作关系。
这些研究前沿对于我们建立更完整的生物学知识体系具有重要作用。
现在，越来越多的研究表明了细胞信号传导和信号转导与许多疾病的密切关系。
例如慢性炎症、癌症、免疫系统异常等疾病，都是由于细胞信号传导或信号转导通路异常调控所导致的。
通过进一步深入的研究，我们可以针对不同的疾病调查其信号转导通路异常的点位，从而研制出有效的治疗手段。
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关于信号转导研究的若干问题 1 关于信号转导研究的若干问题 郑仲承 （中国科学院上海生物化学研究所）
目录 第一节 信号以及细胞传递信号的主要“设备” 第二节 信号转导系统的特征 第三节 二聚作用是调节信号转导的一个重要机制 第四节 信号转导的生物学效应 第五节 以信号转导为靶的疾病治疗 第六节 走向未来
打信号（Signalling）是生物结间通消息的一种最基本,最原始和最重要的方式。比如，老虎沿着一个圈撒了一泡尿。这个圈所划定的范围就成为这只老虎的"领地"。别的老虎经过时，闻到这种味道就"识相"地悄悄离去，免遭麻烦。孙悟空用金箍棒在地上划了一个圈，让唐僧、八戒、沙僧和小龙马待在里面。妖怪来了，想抓走唐僧，却被这个圈发出的万道金光所逼退。又如，我国古代的烽火台，在外敌入侵时，狼烟四起，发出警报。交战双方下的战书，包括哀的美登书，都传递了作战的消息。写信、打电话、打手电。发暗示、对口令、对暗号、发SOS求救信号也是发消息，同情报的手段。美好的事情也要用信号来传达。如，蜜蜂告诉伙伴什么地方有美味的花粉时，就在伙伴们面前飞舞。以各种不同的优美舞姿指示食物的方向、方位、品种、数量和距离等等。鸟类在求偶时，相互欢快地仆翼，顶喙；蛇类在交欢时纠缠盘结的双蛇快步舞；昆虫的鸣叫等等。愉悦的信号还有下课的铃声、睡觉的号声、开饭的钟声、空调机的马达声等，当然，还有无线电的歌声，电视机的笑声等等。总之，生物的生命活动离不开信号。 生物的细胞每时每刻都在接触着来自细胞内或者细胞外的各种各样信号。有的信号激奋高昂，促进细胞增殖；有的信号谆谆劝诱，使细胞向一定的方向分化；有的信号如此迷惘，使得细胞误入歧途，无节制地分裂，"疯长"；有的信号哀徊低荡，让细胞心甘情愿地去死亡！ 虽然，我们身居闹市，经常在车辆的轰隆声和不绝耳的喇叭声、小贩的叫卖声、鸟叫蝉鸣、打击碰撞、潺潺流水、电话电视„„中煎熬，但是，我们总能我自岿然不动地处变不惊，在这些杂乱无章的信号中找到自己需要的信号，作出正确的反应，安然地生活。即对有些信号置之不理，对有些信号听之任之，对有些信号一关了之，都有些信号则照此办理，作出反应。细胞也有一个接受、归纳、分析、筛选、放大、传达、处理和答复(响应)信号的过程与机制，使得细胞最终决定：是增殖分裂；是分化成熟；是变异追求一时的痛快，求己之生存而不顾其载体的死活，最后落个鸡飞蛋打，统统死光光；还是干干脆脆地自作了断，一死了之。 可见，信号只是个诱因，生理反应是信号作用于细胞的最终结果。相同的信号作用于不同的细胞可以引发完全不同的生理反应；不同的信号作用于同一种细胞却可以引发出相同的生理反应。细胞的一切生命活动都与信号有关，信号是细胞一切活动的始作俑者。因此，对信号转导的研究非常重要，非常有用。无怪乎近几年你也打信号，我也打信号，他、她也打信号，信号转导研究成为一个发烫的热点。 第一节 信号以及细胞传递信号的主要“设备” 可以将细胞内的信号转导与电子计算机作比较。那些起着细胞内信号转导通路作用的分子可以视作为细胞内集成电路的分子转换器(开关)，它们放电时就与适当的信号接受器相连接。想象一下吧，尽管有些差异，电子计算机的操作过程与细胞内信号转导事件何其相似乃而！二者都有信息的定向流动；二者都有编纂过的语言，并通过它们将信息加以译释；二者又都有一套套的反应系统，通过这些反应就可以对它们所接受到的输入信号作出响应。当然，有生命的细胞比之电子计算机要高明得多。设想一下，在任何时刻，会有多少不同的细胞外刺激同时施加于细胞之上！它们驱动了多少细胞内信号转导通路！但是，在细胞内，所有这些信号通路都有严密的协调关系。显然，细胞内信号转导是一个有严密组织的，并且是高度网络的过程。 一 作用于细胞的信号 生物细胞所接受的信号有多种多样，从这些信号的自然性质来说，可以分为物理信号、化学信号和生物学信号等几大关于信号转导研究的若干问题 2 类，它们包括光、热、紫外线、X-射线、离子、过氧化氢、不稳定的氧化还原化学物质、生长因子、分化因子、神经递质和激素等等。在这些信号中，最经常、最普遍、最广泛的信号应该说是化学信号。 生物体内有各种各样的，能够调节机体功能的生理活性物质，它们大多是在细胞内合成，并分泌出细胞的物质。这些物质就可以作为化学信号在细胞间传递信息。这些化学信号大部分是水溶性的，它们可以很容易地在体内随血液或体液运送，但是不能通过细胞膜，需要与细胞膜上的特殊受体结合，在经过几毫秒或者几分钟后被内化而进入细胞；有的是脂溶性的，特别是激素，它们可以穿越细胞膜进入细胞内，也可以与特殊的载体蛋白，如清蛋白结合在一起通过血液运送到身体的各个部位，还可以通过受体的作用到达所要去的位点。因此，它们在几小时后还能起作用。这些化学信号及其信号转导方式可以分为三类。 1，内分泌系统的激素 内分泌系统将来自环境的信号传达到生物体内的各种器官和细胞，在整体上起着综合调节生物体功能的作用。它产生的化学信号是激素。内分泌系统的细胞产生的激素释放到血液中，经过血流的运送到达靶细胞而发挥特别的作用。这样的传递方式叫内分泌作用。可见，这种方式有几个特点：A，低浓度——激素在血流中的浓度被稀释到只有10-8到10-10M。但是它依然能够起作用，而且低浓度对它们安全地发挥作用也是必须的；B，全身性——即激素随血流而扩散到全身，但是，只被有它的受体的细胞接纳和发挥作用；C，长时效——激素产生后经过漫长的运送过程才起作用；而且血流中微量的激素就足以维持长久的作用。 2，神经系统的神经递质 在神经系统中，神经细胞与其靶细胞之间形成一个叫突触的有限结构。突触是神经细胞胞体的延伸部分，神经细胞产生的神经递质在突触的终端释放出来。突触后膜上有特殊的受体，突触前面的细胞也有受体，以调节神经递质的释放。可见，这种方式有作用时间短、作用距离短和神经递质浓度很高等特点。 3，生长因子和细胞因子等的旁分泌系统或者自分泌系统 近年发现有一个介于上述二者之间的中间型方式，即某些细胞产生并分泌出细胞生命活动必需的生理活性物质，这些物质通过细胞外液的介导而作用于其产生细胞的邻近细胞。当这些物质作用于异种细胞时，叫旁分泌作用；作用于同种细胞时，叫自分泌作用。这样的信号分子起着局部的化学调节剂作用。 二 信号的归宿 从各种信号刺激所导致的细胞行为变化来说，信号的分类以及信号的最终归宿是：（1）细胞代谢信号——它们使细胞摄人并代谢营养物质，提供细胞生命活动所需要的能量；（2）细胞分裂信号——它们使与DNA复制相关的基因表达，调节细胞周期，使细胞进入分裂和增殖阶段；（3）细胞分化信号——它们使细胞内的遗传程序有选择地表达，从而使细胞最终不可逆地分化成为有特定功能的成熟细胞；（4）细胞功能信号——比如，使肌肉细胞收缩或者舒张，使细胞释放神经递质或化学介质等，使细胞能够进行正常的代谢活动，处于细胞骨架的形成等等；（5）细胞死亡信号——这是细胞一生中发出的最悲壮、最惨烈的信号。这类信号一旦发出，为了维护多细胞生物的整体利益，为了维护生物种系的最高利益，就在局部范围内和一定数量上发生细胞的利他性自杀死亡！ 可以说，所有重要的生命现象都与细胞内信号转导有关。细胞随时都在接受如此多样的信号，它必需对这些信号进行汇集、分析、整理、归纳等工作，并且能够作出最有利于细胞生存和发展的反应，才使各个细胞或者多细胞生物能够与周围环境之间保持高度的和谐与统一，使各种生命现象得以绚烂地呈现，使生命过程得以完美地进行。而信号转导一旦失误，就会产生疾病，甚至危及生命！那么，信号转导究竟是怎样导致细胞，乃至生物体作出反应，引发它们的行为发生改变的呢？其中有没有更本质，更基本的共同规律呢？科学家对细胞内信号转导分子机制的专门研究总共只有12到15年的时间。最早，由于对病毒致癌的分子生物学机理加深理解，开始认识到细胞外的刺激会介导细胞内信号转导过程和引发细胞命运的深刻变化。而在近来，则由于研究者们共同努力地发现了许多参与信号转导的生物分子，阐明了这些分子的结构与功能关系，才对细胞内信号转导机制的认识前进了一大步。现在认为，说到底，细胞内信号转导的机制就是提供一种生物化学和分子生物学的分子生物学的分子机制，以支持和帮助细胞下决心对信号作出某些决定的过程，例如调节细胞分裂和调节细胞分化等等细胞的最终功能。而且，已经很明确地知道，细胞只有能够传递专一的信号，才能决定其发育的前景。所以，如果没有这些机制，细胞就会在复杂纷繁的外界刺激面前束手无策，无所适从；茫无头绪，不知所措；迟疑不定，一筹莫展；转辗徘徊，不知所终。 三 构成信号转导系统的要素 关于信号转导研究的若干问题 3 构成信号转导系统的各种要素必须具有识别进入信号、对信号作出响应并发挥其生物学功能的作用，它们的任务象接力赛的传棒手更要多得多，即不仅仅是将棒接过来，传下去就完事，还需要具有识别、筛选、变换、集合、放大、传递、发散、调节信号的全套功能。这些功能不是仅靠个别蛋白质就能够完成的，需要有一个体系，由一些蛋白质协同地进行操作。这个细胞内的信号转导系统应当包含信号转导最必需的关键组分，它们有：（1）接受细胞外刺激并将它们转换成细胞内信号的成分；（2）有序地激活一个或者有限几个“唱主调”的信号转导通路，以译释细胞内的信号；（3）使细胞能够对信号产生响应，并作出功能上或发育上的决定（如基因转录，DNA复制和能量代谢等）的有效方法；（4）将细胞一生所作出的所有决定加以联网的方法，这样，细胞才能对在任何特定时刻作用于它的、种类繁多的信号作出协同响应。下面简要叙述其中最重要的某些要素。 (一) 受体 受体无疑是这个系统中最重要的一员，细胞是通过它表面的相应受体接受来自其外界环境的细胞因子和生长因子信号的。正是它，首先识别和接受外来信号，启动了整个信号转导过程。 1 膜受体 这类受体存在于细胞膜上，通常由与配体相互作用的细胞外域、将受体固定在细胞膜上的跨膜域和起传递信号作用的细胞内域三部分构成。这些受体通常是跨膜的蛋白质；然而，也有一些可以是通过聚糖磷脂酰肌醇(GPI)键挂在细胞膜上的，例如睫状神经营养因子(CNTF)的受体。其主要种类有5种。 (1) 本身具有酪氨酸激酶活性的受体酪氨酸激酶(RTK)家族，在与配体结合后会发生寡聚作用，并据以调节激酶活性的受体。属于这一类的有多肽型的生长因子受体，如EGF，PDGF，CSF等。这类都是一次跨膜的受体。只由一条肽链组成。但是，胰岛素和胰岛素样的生长因子－1(IGF-I)的受体却有a 和 b 两种亚基，并由各两条亚基组成四聚体型受体。其中，b亚基具有酪氨酸激酶活性。而IGF-II和NGF的受体虽然也由一条一次跨膜的肽链组成，却没有这个激酶活性； (2) 本身没有酪氨酸激酶活性，但是通常与某些细胞内的酪氨酸激酶结合在一起，或者在与配体结合后能够罗致细胞内的酪氨酸激酶，从而启动细胞内信号转导的受体。它们主要是细胞因子的受体，也是一次跨膜型受体。与配体相互作用后也会发生二聚作用； (3) 能够激活G蛋白（一种与鸟苷三磷酸结合的膜蛋白质），能够在细胞内产生第二信使并据以改变其他酶活性的受体。这是一类七跨膜型的受体。已经知道的第二信使有cAMP，Ca++，IP3（肌醇1，4，5-三磷酸），DAG（二酯酰甘油）等。改变第二信使的含量的化学信号可以分为促进cAMP生成，抑制cAMP生成和与Ca++，IP3，DG有关的三类。在视网膜的杆状细胞中视紫质接受光，以cGMP作为第二信使(见下面)。G蛋白介导的信号转导反应是一种慢速的过程，经历时间长，但是敏感性高，灵活性大，花样更多； (4) 由几个具有2，4或5个跨膜域的亚基集合而成的，形成离子通道的受体。它们与信号结合后就可以对离子的流入或流出细胞进行调节。骨骼肌上的烟碱型乙酰胆碱受体是它们的代表，它形成钠离子通道。腺苷酸受体则有两类，一类是七跨膜型的，另一类是二跨膜、离子通道型的。离子通道型受体介导的信号转导反应是一种快速的反应，配体与受体结合，就打开了通道，如同闸门被打开一样，离子就通过细胞膜而流动； (5)由功能不同的几个多肽链集合形成的受体。大多数受体是这样的，包括淋巴细胞活素受体和T淋巴细胞的T细胞抗原受体。它与具有G蛋白功能的蛋白质可能会有相互作用； 2 细胞内受体 与上述几种膜受体不同，甾体激素等的受体是细胞内受体，它或者在细胞质中，或者在细胞核中。如上所述，甾体类物质是脂溶性的，它们能够通过细胞膜，直接进入细胞内；也可以借助于某些载体蛋白，进入细胞内。在细胞内，它们与相关受体结合，并直接作用于靶分子。 (二) 蛋白质激酶 蛋白质激酶是一类磷酸转移酶，其作用是将 ATP 的 g磷酸基转移到它们的底物上特定氨基酸残基上去。依据这些氨基酸残基的特异性，将这些激酶分为4类。其中主要的两类是蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶(STK),和蛋白质酪氨酸激酶(PTK)。这两类酶的蛋白质激酶结构域的大小约为250-300个氨基酸残基。二者的催化域在进化上是密切相关的，并认为它们有共同的祖先。因此，它们的催化域的氨基酸残基序列在很大程度上也是一致的。更重要的是，这些序列表现为一组组高度保守的，甚至是完全保守的氨基酸模体，这些模体却嵌埋在氨基酸残基序列保守性很差的区域之内。一共有11种这类高度保守的短氨基酸残基序列模体。它们都以罗马数字命名，从最N-端的I开始,到最C-端的XI。对这些酶的结晶进行X-射线结