G蛋白及受体酪氨酸激酶介导的五条途径
第九章 细胞信号转导知识点总结
第九章细胞信号转导细胞通讯：一个信号产生细胞发出的信息通过介质（又称配体）传递到另一个靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过信号转导产生靶细胞内一系列的生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应。
信号传导：是指信号分子从合成的细胞中释放出来，然后进行传递。
信号传导强调信号的产生、分泌与传送。
信号转导：是指信号的识别、转移与转换，包括配体与受体的结合、第二信使的产生及其后的级联反应等。
信号转导强调信号的接收与接收后信号转换的方式与结果。
受体：是一类能够结合细胞外特异性信号分子并启动细胞反应的蛋白质。
第二信使：细胞外信号分子不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，经信号转导，在细胞内产生非蛋白类小分子，这种细胞内信号分子称为第二信使。
分子开关：细胞信号传递级联中，具有关闭和开启信号传递功能的分子。
信号通路：细胞接受外界信号，通过一整套特定机制，将胞外信号转化为胞内信号，最终调节特定基因表达，引起细胞的应答反应，这种反应系列称为细胞信号通路。
G蛋白偶联受体：指配体-受体复合物与靶细胞的作用是要通过与G蛋白的偶联，在细胞内产生第二信使，从而将细胞外信号跨膜传递到胞内影响细胞行为的受体。
cAMP信号通路：细胞外信号与细胞相应受体结合，导致细胞内第二信使cAMP水平的变化而引起细胞反应的信号通路。
（磷脂酰肌醇信号通路）双信使系统：胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联受体结合，激活膜上的磷脂激酶C，使质膜上的PIP2分解成IP3和DAG两个第二信使，将胞外信号转导为胞内信号，两个第二信使分别激活两种不同的信号通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，实现对胞外信号的应答，因此将这种信号通路称为“双信使系统”。
钙调蛋白：真核细胞中普遍存在的Ca2+应答蛋白。
Ras蛋白：Ras基因的产物，分布于质膜胞质侧，结合GTP时为活化状态，结合GDP时失活状态，因此Ras蛋白属于GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，具有分子开关的作用。
细胞内信号转导途径及其调控
细胞内信号转导途径及其调控细胞内信号转导是细胞在应对各种外界因素和内部环境变化时，将外部信号转化为细胞内的生化信息，并在各种信号分子的协同作用下，使细胞内发生一系列复杂的生理及生化反应的过程。
细胞内信号转导途径包括多条途径，如G蛋白偶联受体（GPCR）、酪氨酸激酶受体（RTK）、酪氨酸/丝氨酸激酶受体（TK）等，涉及信号分子、细胞膜、胞质分子、核分子等多个层面，形成了一个复杂的信号转导网络。
其中，GPCR途径是细胞内信号转导最为重要的一类途径，也是药物研发最为热门的领域之一。
GPCR途径GPCR途径是指通过细胞外信号分子与G蛋白偶联受体相互作用而引起的信号转导，是细胞内信号转导途径中最为复杂和最为重要的一条途径。
GPCR是细胞膜上最大的一类受体，包括rhodopsin、α肾上腺素受体、β肾上腺素受体、组胺受体等，它们能识别大约30%的药物以及多种内源性神经递质，如肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素、多巴胺、乙酰胆碱等。
GPCR途径分为三个主要步骤：配体与GPCR的结合、G蛋白的激活和G蛋白激活的下游效应。
在正常情况下，GPCR处于非激活状态，外界信号分子将与GPCR结合，使其发生构象变化，将此变化通过跨膜区传递至GPCR胞质C-端，激活Gs或Gi蛋白。
Gs蛋白会激活腺苷酸环化酶（AC），使其转换ATP为cAMP，而cAMP则会激活蛋白激酶A（PKA）并进一步诱导下游的钙平衡和糖代谢调节等。
另一方面，Gi蛋白则能抑制AC，使其产生的cAMP减少，从而进一步影响下游的信号传导。
同时，Gq蛋白则会激活磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）酶，使其分解PIP2为次磷脂酸（IP3）和二酰甘油（DAG），进而激活肌醇三磷酸（IP3）受体和蛋白激酶C （PKC）等下游信号分子，从而调节细胞的内分泌和细胞增殖等生理功能。
GPCR途径的调控GPCR途径的高效调控对于维持生命过程的稳定至关重要。
常见的GPCR途径调控机制包括：内因性调节、受体蛋白磷酸化和色素蛋白的复合等。
细胞信号转导总结
细胞信号转导总结细胞信号转导是指细胞内外环境变化时，细胞通过特定的信号识别和响应，从而调节自身的行为和反应。
这种复杂的调控过程涉及到多种分子和细胞器之间的相互作用，是生物学中最受关注的研究领域之一。
以下是细胞信号转导的简要总结。
一、信号分子和受体细胞信号转导通常始于特定信号分子与细胞表面受体的相互作用。
这些信号分子可以是激素、神经递质、生长因子或其他细胞间通讯分子。
它们通过与细胞表面受体结合，触发一系列的信号传递事件。
受体可以是离子通道型或酶联型，与信号分子的特异性结合可以启动不同的细胞应答。
二、信号传递途径细胞信号转导的主要途径包括G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导通路、受体酪氨酸激酶（RTK）通路和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。
1.GPCR通路：G蛋白偶联受体（GPCR）与相应的信号分子结合后，激活G蛋白，进而调节下游效应分子的活性，包括蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶G（PKG）和离子通道等。
这些效应分子进一步调控细胞功能，如细胞增殖、分化、凋亡等。
2.RTK通路：受体酪氨酸激酶（RTK）是一类跨膜受体，与相应的生长因子结合后，激活其胞内酪氨酸激酶活性，引发下游信号通路的级联反应。
这些信号通路的组件包括多种酪氨酸激酶和下游效应分子，如PLCγ、MAPK、PI3K 等，它们共同调控细胞的生长、增殖和分化。
3.MAPK通路：丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路是一种高度保守的信号转导途径，在多种细胞生物学过程中发挥关键作用，如细胞增殖、分化、凋亡和应激反应等。
MAPK通路包括多个蛋白激酶级联反应，如Raf-MEK-ERK和JNK 等。
这些激酶通过磷酸化调节下游效应分子的活性，进而调控细胞的应答反应。
此外，还有其他信号转导途径，如细胞因子受体通路、Wnt通路和Hedgehog 通路等。
这些信号转导途径通过特定的信号分子和受体相互作用，构成复杂的网络系统，调控细胞的生物学行为。
三、细胞响应细胞信号转导的最终结果是产生特定的细胞应答反应。
第八章 信号传递
现下游信号通路的作用。
§2 通过细胞内受体介导的信号传递
1. 一些小的亲脂性激素 (类固醇激素)的胞内 受体是基因调节蛋白。
对类固醇激素 的初级反应
对类固醇激素 的次级反应
Figure 15-13 Early primary response (A) and delayed secondary response (B) that result from the activation of an intracellular receptor protein. The
2. NO 相关G蛋白偶联受体：内皮细胞产生的，可 以舒张血管平滑肌细胞
• It has been known for many years that acetylcholine（乙酰胆碱） dilate blood vessels by causing their smooth muscles to relax. In 1980, Furchgott concluded that blood vessels are dilated because the endothelial cells produce a signal molecule that makes smooth muscle cells relax. In 1986 work by Furchgott and parallel work by Louis Ignarro identified NO as the signal that cause relaxation of the vascular smooth muscle. • 1998, Received Nobel Prize
乙酰胆碱作用于 心肌细胞产生舒 张（N受体）
乙酰胆碱作用于 分泌细胞产生分 泌效应（N受体）
细胞信号转导异常与疾病
细胞信号转导异常与疾病【简介】细胞通过受体感受胞外信号分子的刺激，经复杂的细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能，该过程称为细胞信号转导。
水溶性信号分子及某些脂溶性信号分子不能穿过细胞膜，通过与膜表面受体相结合而激活细胞内信号分子，经信号转导的级联反应将细胞外信号传递至胞浆或核内，调节靶细胞功能，该过程称为跨膜信号转导。
脂溶性信号分子能穿过细胞膜，与位于胞浆或核内的受体相结合并激活之，活化的受体作为转录因子，改变靶基因的转录活性而诱导细胞特定的应答反应。
在病理情况下，细胞信号转导途径中一个或多个环节异常，可导致细胞代谢及功能紊乱或生长发育异常。
近年来，人们已经认识到大多数疾病与细胞外或细胞内的信号转导异常有关。
信号转导治疗的概念进入了现代药物研究的最前沿。
【要求】掌握细胞信号转导的概念、跨膜信号转导的概念，掌握细胞信号转导的主要途径熟悉细胞信号转导障碍与疾病的关系了解细胞信号转导调控与疾病防治措施细胞信号转导系统具有调节细胞增殖、分化、代谢、适应、防御和凋亡等多方面的作用，它们的异常与疾病，如肿瘤、心血管病、糖尿病、某些神经精神性疾病以及多种遗传病的发生发展密切相关。
受体和细胞信号转导分子异常既可以作为疾病的直接原因，引起特定疾病的发生；亦可在疾病的过程中发挥作用，促进疾病的发展。
某些信号转导蛋白的基因突变或多态性虽然并不能导致疾病，但它们在决定疾病的严重程度以及疾病对药物的敏感性方面起重要作用。
细胞信号转导异常可以局限于单一成分（如特定受体）或某一环节，亦可同时或先后累及多个环节甚至多条信号转导途径，造成调节信号转导的网络失衡。
对信号转导系统与疾病关系的研究不仅有助于阐明疾病的发生发展机制，还能为新药设计和发展新的治疗方法提供思路和作用靶点。
第一节细胞信号转导系统概述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。
细胞通过位于胞膜或胞内的受体感受胞外信息分子的刺激，经复杂的细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能，这一过程称为细胞信号转导（cell signal transduction）。
细胞信号传导和信号转导途径
细胞信号传导和信号转导途径细胞信号传导是细胞内外信息传递的重要过程，它调控细胞的生长、分化、凋亡等重要生理过程。
信号传导的目的是将外界的信号转导到细胞内，最终调控细胞的活动。
细胞信号传导可以分为离子信号传导和分子信号传导两种途径。
一、离子信号传导离子信号传导是利用离子的浓度差或者电位差来传递信息的一种方式。
常见的离子信号有钠离子、钾离子、钙离子等。
离子信号的传导涉及到通道蛋白、转运蛋白等的活动。
1. 钠离子和钾离子的传导钠离子和钾离子在神经细胞的动作电位过程中起着重要的作用。
在静息状态下，神经细胞的细胞外钠离子浓度高，细胞内钾离子浓度高，通过离子通道的开闭来保持这种浓度差。
当神经细胞接收到信号时，离子通道会发生打开或关闭，导致钠离子和钾离子的流动，从而产生了动作电位。
2. 钙离子的传导钙离子在细胞信号传导中也扮演着重要的角色。
当细胞受到刺激时，细胞膜的钙离子通道会打开，细胞外的钙离子会流入细胞内。
钙离子的浓度变化会引发一系列的信号传导事件，进而调控细胞的功能和代谢活动。
二、分子信号传导分子信号传导是利用分子信号分子间的相互作用来传递信息的一种方式。
细胞表面的受体蛋白会与外界信号分子结合，从而激活一系列的信号传导通路。
1. G蛋白偶联受体信号转导G蛋白偶联受体是细胞表面的一类受体蛋白，通过与G蛋白的相互作用来传递信号。
当外界信号分子结合到受体上时，受体会发生构象变化，启动了G蛋白的活化。
活化的G蛋白能够与细胞内的酶或离子通道相互作用，从而传递信号。
2. 酪氨酸激酶受体信号转导酪氨酸激酶受体是一类有丝分裂相关的受体蛋白，它们在细胞的生长、分化和凋亡等过程中发挥重要作用。
当外界信号分子与受体结合时，受体会发生构象变化，进而激活受体内的酪氨酸激酶活性。
激活的酪氨酸激酶会磷酸化其他蛋白，从而引发一系列信号传导事件。
3. 核内受体信号转导核内受体是一类位于细胞核内的蛋白，它们能够与脱氧核糖核酸（DNA）结合，直接影响基因的转录和翻译过程。
G 蛋白偶联受体介导的信号通路
在上述模型中，Gs穿梭于膜上两个蛋白 质--受体与腺苷酸环化酶之间，起了一个 信号传递者的作用，而Gs上结合GTPGDP循环在激活-灭活环化酶中起了关键 作用。
激素配体与G蛋白偶联受体结合后导致受体构象改变， 其上与Gs结合位点暴露，受体与Gs在膜上扩散导致两 者结合，形成受体-Gs复合体后，Gsα亚基构象改变， 排斥GDP，结合了GTP而活化，α亚基从而与βγ亚基解 离，同时暴露出与环化酶结合位点；α亚基与环化酶结 合而使后者活化，利用ATP生成cAMP。cAMP产生后， 与依赖cAMP的蛋白激酶（PKA）的调节亚基结合，并 使PKA的调节亚基和催化亚基分离，活化催化亚基，催 化亚基将代谢途径中的一些靶蛋白中的丝氨酸或苏氨 酸残基磷酸化，将其激活或钝化。这些被磷酸化共价 修饰的靶蛋白往往是一些关键调节酶或重要功能蛋白， 因而可以介导胞外信号，调节细胞反应。
G蛋白偶联受体介导的信号传 导系统
G蛋白偶联受体的信号转导途径由四部分 组成： a 细胞膜受体 b G蛋白 c 第二信使 d 效应物
受体及跨膜信号转换
受体的定义： 是细胞表面或亚细胞组分中的一种分子，可以 识别并特异地与有生物活性的化学信号物质 （配体）结合，从而激活或启动一系列生物化 学反应，最后导致该信号物质特定的生物效应。 两个功能：1、识别特异的配体；2、把识别 和接受的信号准确无误的放大并传递到细胞内 部，产生特定的细胞反应。G蛋白偶联Fra bibliotek受体
如α2与β肾上腺素受体，毒蕈碱型乙酰胆碱受 体（mAchR）和视网膜视紫红质(Rh)受体等 与G蛋白偶联后产生胞内信使如cAMP、cGMP、 DG、IP3等，将信号传导胞内。 典型结构：一个单肽链，形成7个α螺旋的跨膜 结构，每个疏水跨膜区段由20~25个氨基酸组 成，但各区段之间由数目不等的氨基酸组成的 环状结构连接，其中1-2，3-4，5-6环在胞内侧 2-3，4-5，6-7环在胞外侧。N端由30-50个氨 基酸组成，位于胞外侧，C端氨基酸残基相差 很大，位于胞内侧。
(基础医学)细胞信号转导障碍与疾病
细胞的信号接受系统
1. G蛋白偶联受体：为神经递质、神经肽、趋化因子等
接受系统；该受体效应由G蛋白和第二信使物质介导。
2. 酶活性受体：胞内有蛋白激酶活性或偶联蛋白激酶。
配体有细胞因子、生长因子等蛋白信号分子。
3. 细胞浆或细胞核内的受体：本类受体的配体为脂溶
性小分子，有甾体激素（糖皮质激素、性激素等）、甲 状腺素、维生素类（维生素D3、维甲酸），它们不需经 细胞膜受体介导便能直接进入细胞内发挥作用。
Gi调节模型
Gi对腺苷酸环化酶的抑制作用可通过两个途径： ①通过α亚基与腺苷酸环化酶结合，直接抑制 酶的活性；②通过βγ亚基复合物与游离Gs的α 亚基结合，阻断Gs的α亚基对腺苷酸环化酶的 活化。 百日咳毒素催化Gi的α亚基ADP-核糖基化，结 果降低了GTP与Gi的α亚基结合的水平，使Gi 的α亚基不能活化，从而阻断了Ri受体对腺苷 酸环化酶的抑制作用。
PIP2
PLCβ Gq
α1受体 AngII受体
IP3
DAG
Ca2＋
靶蛋白 磷酸化
PKC
靶基因 转录
Phospholipase C signal transduction pathway
二、受体酪氨酸蛋白激酶 介导的信号转导途径
(Tyrosine protein kinase-mediated signal transduction pathway)
补充内容
G蛋白，即鸟苷酸结合蛋白(GTP binding protein)，参与细胞的多种生命活动，如 细胞通讯、核糖体与内质网的结合、小 泡运输、微管组装、蛋白质合成等。
细胞质膜上最多，也是最重要的信号转 导系统是由G-蛋白介导的信号转导。G蛋 白偶联系统中的G蛋白是由三个不同亚基 组成的异源三体，三个亚基分别是α、β、 γ，总相对分子质量在100kDa左右。