常见信号通路.ppt课件.ppt

1、重要的几种信号通路介绍重要的几种信号通路介绍 ?MAPK信号通路 JAK-STAT信号通路 Wnt信号通路 TGF- ?信号通路 NF- ? B信号通路 PI3K-AKT信号通路 MAPK信号通路 丝裂原活化蛋白激酶丝裂原活化蛋白激酶 MAPK信号级联反应信号级联反应 Stimulus MAPKKK MAPKK MAPK Biological responses Growth factors, Stress, GPCR, Mitogen, GPCR Inflammatory cytokines, Growth factors Raf, Mos, Tpl2 MLK3, TAK, DLK MLK3

2、, ASK1 MEKK1, 4, MEK1/2 MKK3/6 MKK4/7 ERK1/2 p38 MAPK JNK1,2,3 Growth, Differentiation, Inflammation, Development Apoptosis, Growth, Differentiation Stress, Growth factors, Mitogen, GPCR MEKK2, 3, Tpl2 MEK5 ERK5/BMK1 Growth, Differentiation, Development 丝裂原活化蛋白激酶（丝裂原活化蛋白激酶（MAPK)MAPK)信号转导信号转导通路通路 Ser

3、/ThrSer/Thr蛋白激酶蛋白激酶 受细胞外刺激而激活受细胞外刺激而激活 通路组成通路组成 三级激酶模式三级激酶模式 在所有真核细胞中高度保守在所有真核细胞中高度保守 调节多种重要的细胞生理调节多种重要的细胞生理/ /病理过程病理过程 ?一、MAPK 信号通路的成员 MAPKMAPK是信号从细胞表面是信号从细胞表面核内的重要传递者。核内的重要传递者。 哺乳动物细胞中哺乳动物细胞中: : MAPKMAPK激酶激酶激酶激酶 (MKKK, MAP3K) (MKKK, MAP3K) 20 20 种种 MAPKMAPK激酶激酶 (MKK, MAP2K) (MKK, MAP2K) 7 7 种种 MAP

4、K MAPK 12 12 种种 哺乳动物MAPK MAPK MAPK ERK1 ERK1 ERK2 ERK2 其他名称其他名称 p44 MAPK p44 MAPK p42 MAPK p42 MAPK 与与ERK2ERK2的的同一亚族成员同一亚族成员同源性同源性% % 序列相似性序列相似性% % 88 88 100 100 ERK3ERK3 ERK3ERK3 JNK1 JNK1 JNK2 JNK2 JNK3 JNK3 p62 rat ERK3 p62 rat ERK3 human ERK3 human ERK3 SAPKSAPK SAPK SAPK SAPK SAPK 43 43 42 42 4

5、0 40 41 41 40 40 100 100 74 74 87 87 100 100 88 88 哺乳动物MAPK MAPK MAPK p38 p38 p38 p38 其他名称其他名称 p38 CSBP p38 CSBP p38 -2 p38 -2 与与ERK2ERK2的的同一亚族成员同一亚族成员同源性同源性% % 序列相似性序列相似性% % 50 50 100 100 47 47 75 75 p38 p38 p38 p38 ERK5 ERK5 ERK7 ERK7 ERK6 SAPK3 ERK6 SAPK3 SAPK4 SAPK4 BMK1 BMK1 44 44 42 42 51 51 4

6、1 41 62 62 64 64 MKK(MAP2K):MEK (MAPK/ERK kinase) MKK MEK4 MEK6 MEK3 MEK7 MEK5 MEK2 MEK1 MKKK（MAP3K): ?Raf亚家族: A-Raf, B-Raf, Raf1 ?MEKK亚家族：MEKK1-4 ?ASK1, Tpl2亚家族 ?MST， SPRK， MUK， TAK1，MOS等 MAPK信号通路作用模式 （一）ERK通路 ? ERKERK：E Extracellular signal xtracellular signal r regulated egulated protein protein

7、k kinase inase ? ERKERK的的MAPKMAPK有有5 5种种 (15) (15)，它们分属于不同，它们分属于不同的亚族；的亚族； ? ERK1ERK1和和ERK2(ERK1/2)ERK2(ERK1/2)研究得最为透彻，研究得最为透彻，为细胞内主要的为细胞内主要的MAPKMAPK； 1 1、ERK1/2ERK1/2通路中通路中MKKK MKKK Raf: Raf: 是该通路中的重要的是该通路中的重要的MKKK MKKK ? 亚型亚型: : 有有3 3种种 A-Raf A-Raf、B-RafB-Raf、Raf1 Raf1 ? 组成组成: : C-C-末端的激酶域末端的激酶域 富

8、含富含CysCys的调节域的调节域 含含RasRas结合位点的调节域结合位点的调节域 ? 表达表达: : Raf1Raf1在体内广泛表达在体内广泛表达 而而A-Raf A-Raf 和和B-RafB-Raf表达方式严格表达方式严格 如如B-Raf B-Raf 主要在神经组织中表达主要在神经组织中表达 ERK1/ERK2通路的上游的MKKK还包括 Mos、Tpl2、MEKK1、MEKK2和MEKK3 2、ERK1/2通路中MKK (MEK) MEK1MEK1和和MEK2MEK2是该通路主要的是该通路主要的MKK MKK ? 为双特异性蛋白激酶；为双特异性蛋白激酶； ? 通过两个残基的磷酸化而被激活

9、通过两个残基的磷酸化而被激活( Ser( Ser或或Thr)Thr)； ? 突变可引起其活性增加突变可引起其活性增加 ( (不同于不同于MAPK)MAPK)； ? 特异性较高，仅磷酸化少数底物。特异性较高，仅磷酸化少数底物。 ? MEK1MEK1和和MEK2MEK2含含3 3个非酶活性结构域个非酶活性结构域 ERK1/2 ERK1/2结合位点结合位点 ( D ( D域域 ) ) 富含富含ProPro结构域结构域 核输出序列核输出序列 ( NES ( NES ) MEK1 NES 激酶域 富含Pro域 D域 MEK1MEK1和和MEK2MEK2的上游调节因子的上游调节因子 Raf Raf、RTK

10、RTK、非、非RTKRTK、GPCR GPCR ? 在具有致瘤性的在具有致瘤性的RasRas转化细胞：转化细胞： Ras Raf1 MEK1 ERK1/2Ras Raf1 MEK1 ERK1/2 ? 在心肌细胞：在心肌细胞： A- A-Raf MEK1 ERK1/2Raf MEK1 ERK1/2 ? 在在PC12PC12细胞：细胞： B- B-Raf MEK1 ERK1/2Raf MEK1 ERK1/2 3、ERK1/2蛋白激酶的作用底物 ? 底物的保守性磷酸化位点模体为底物的保守性磷酸化位点模体为 Pro-Leu- Pro-Leu-Ser/ThrSer/Thr-Pro -Pro ? 底物蛋白

11、底物蛋白 超过超过150150种种 转录因子转录因子: Elk-1, Ets-1, Sap1a, c-Myc: Elk-1, Ets-1, Sap1a, c-Myc等等 S6K S6K 胞质蛋白胞质蛋白: p90: p90、cPLAcPLA2 2 、EGF EGF 受体受体 细胞骨架细胞骨架: MAP1: MAP1、2 2 、4 4 、Tau Tau 4、ERK1/2通路的生物学功能 ? 刺激细胞增殖刺激细胞增殖 ? 抑制细胞生长、分化抑制细胞生长、分化 ? 细胞周期调控细胞周期调控 ? 调控微管组织中心（调控微管组织中心（MTOCMTOC） ? 纺锤体的组装纺锤体的组装 ? 促进细胞存活促进

12、细胞存活 （二）JNK信号转导通路 ? 19911991年鉴定出的新的年鉴定出的新的MAPK MAPK ? JNK: c-JNK: c-J Jun un N N-terminal -terminal k kinase inase ? 鼠的同源物则被命名为鼠的同源物则被命名为Stress activated Stress activated protein kinase (SAPK)protein kinase (SAPK)。 ? 多种应激刺激，包括多种应激刺激，包括: : 细胞因子与生长因细胞因子与生长因子撤离、干扰子撤离、干扰DNADNA和蛋白合成的试剂、和蛋白合成的试剂、UVUV辐射、热休

13、克、反应活性氧辐射、热休克、反应活性氧 (ROS) (ROS)、高渗透压等都可以促进其活性增加。高渗透压等都可以促进其活性增加。 （二）JNK信号转导通路 ? 是已知的应答最多样刺激的细胞信号转是已知的应答最多样刺激的细胞信号转导途径之一导途径之一 ? JNKJNK通过通过ThrThr-Pro-Pro-TyrTyr模体的磷酸化被激模体的磷酸化被激活活 JNK: ?人的人的JNKJNK由由3 3个基因个基因 ( ( jnk1, jnk 2jnk1, jnk 2和和 jnk3jnk3) )编码；编码； JNK1JNK1和和JNK2JNK2广泛地在多种组织表达，而广泛地在多种组织表达，而JNK3 J

14、NK3 主要在脑、心脏与睾丸组织中表达主要在脑、心脏与睾丸组织中表达 JNKJNK家族成员间的同源性超过家族成员间的同源性超过 80%80%； ?3 3个基因转录产物的选择性剪接产生个基因转录产物的选择性剪接产生 1010个个JNKJNK亚型亚型 (46kDa, 55kDa) (46kDa, 55kDa)； 同一基因编码的同一基因编码的46kDa46kDa和和55kDa55kDa亚型无明显的亚型无明显的功能差异功能差异 。 JNK信号通路MKK和MKKK MKK (MAP2Ks) ? MKK4 ( SEK1/MEK4/JNKK1/SKK1 ) ?主要激活主要激活JNK，但对，但对p38也有活化

15、作用也有活化作用 ?可能是个抑癌基因可能是个抑癌基因 ?胚胎发育所必需胚胎发育所必需 ?使细胞免于凋亡使细胞免于凋亡 ?MKK7 (MEK7/JNKK2/SKK4 ) ?主要激活主要激活JNK，但对，但对p38也有活化作用也有活化作用 ?与与MKK4相关，属于哺乳动物细胞相关，属于哺乳动物细胞MAPKK超家族超家族 ? MKK7基因编码基因编码6个蛋白亚型个蛋白亚型 ?不同亚型应答不同的细胞外刺激和上游激酶不同亚型应答不同的细胞外刺激和上游激酶 ? MKK4MKK4与与MKK7MKK7在人和鼠组织中广泛表达，在人和鼠组织中广泛表达，但在不同的组织中表达的丰度不同但在不同的组织中表达的丰度不同

16、? MKK4MKK4与与MKK7MKK7介导来自同一细胞外刺激介导来自同一细胞外刺激的信号转导，但它们被不同的信号转导，但它们被不同MAP3KsMAP3Ks所激所激活。活。 ? 与与MEK1/2MEK1/2相似，采用酸性氨基酸置换磷相似，采用酸性氨基酸置换磷酸化位点的氨基酸，可增加其激酶活性。酸化位点的氨基酸，可增加其激酶活性。 MEKK (MAP3Ks) 包括：包括： MEKK14、 ASK1/MAPKKK5 MAPKKK6、TAK1 Tpl-2 、MLK2/MSK MLK3/SPRK/PTK1 MUK/DLK/ZPK LZK JNK底物包括：底物包括： ? ?转录因子转录因子 c-Jun,

17、 Jun-D, ATF-2, ATF, Elk-1 Sap-1a, GABP, GABP 肿瘤抑制蛋白肿瘤抑制蛋白p53 线粒体蛋白线粒体蛋白: Bcl-2, Bcl-xl, Bad, Bim, Bax 细胞骨架蛋白细胞骨架蛋白: Tau, Paxillin, MAP-2, -1B 促进蛋白质的降解促进蛋白质的降解:c-Jun, JunB, cFLIPL JNK生理功能 ? 参与细胞凋亡的调控 ? 细胞存活 ? 肿瘤的形成 ? 机体的发育与分化 （三）p38信号转导通路 p38 ：白细胞、肝、脾、骨髓中等高表达：白细胞、肝、脾、骨髓中等高表达 p38：脑和心脏中高表达：脑和心脏中高表达 p38

18、：主要在骨骼肌中表达：主要在骨骼肌中表达 p38：肺、肾、肠及内分泌器官中高表达：肺、肾、肠及内分泌器官中高表达 注：注： p38 和和 p38 具有不同的剪接体具有不同的剪接体 p38 信号转导通路的MKK和MKKK MEKs: ?MEK3和和MEK6是细胞中是细胞中p38激活的主激活的主要激酶。要激酶。 不同的不同的MEK选择性地激活不同的亚型选择性地激活不同的亚型 MEK6 共同的激活剂共同的激活剂 MEK3 激活激活 p38 , , MEKKs: ?MEKK13参与参与p38激活激活 MEKK1MEK4 p38 (3T3 MEKK3MEK3 p38 (? 其他激酶：其他激酶：Tp12、

19、ASK 、细胞细胞) 转化细胞转化细胞) TAK 激活p38途径的物理、化学应激： ? 氧化应激氧化应激 (巨噬细胞巨噬细胞 ) ? 低渗压低渗压 (HEK293细胞细胞 ) ? 紫外线辐射紫外线辐射 (PC12细胞细胞 ) ? 低氧低氧 (牛肺动脉成纤维细胞牛肺动脉成纤维细胞 ) ? 循环扩张循环扩张 (肾小球膜细胞肾小球膜细胞 ) 2、p38蛋白激酶的作用底物 作用底物作用底物: ? 细胞骨架细胞骨架 细胞应激细胞应激 微管相关蛋白微管相关蛋白(tau) stathmin ( 癌蛋白癌蛋白18） ? 细胞质蛋白细胞质蛋白 刺激血小板刺激血小板 cPLA2 血管紧张素血管紧张素 Na+/H+

20、交换体交换体 ? 转录因子转录因子 ATF1/2 (activation transcription factor 1/2) CHOP10 (C/EBP-homologus protein 10 ) MEF2C (myocyte enhancer factor 2C) Max (myc associated factor X ) ? 下游的蛋白激酶下游的蛋白激酶 (MAPKAPK) MAPKAPK 2/3 MNK1/2 (MAPK-interacting kinase 1/2 ) PRAK (p38-regulated/activated kinase) 3、p38 信号转导通路的功能 ?主要

21、参与应激反应 ?血细胞细胞因子的生成 (单核细胞：IL-1，TNF-) ?细胞凋亡 ?免疫反应调控 （四）MKK5/ERK5通路 ERK5 (BMK, big mitogen-activated kinase)： ? MAPK家族中分子量最大的成员家族中分子量最大的成员 故有故有BMK之称之称 ? 与与ERK2有有52%的同源性的同源性 ?MEK： MEK5 (, 两种亚型两种亚型) 活化和上游调节因子 ?生长因子生长因子 应激应激 (如氧化应激、高渗透压如氧化应激、高渗透压 ) 血清血清 MKKK MEKK3、Tpl-2 Src和和Ras是是ERK5信号转导途径的调节信号转导途径的调节因子因

22、子 ?GPCR (Gq和和G12/13)也调节也调节ERK5活性活性 ERK5的作用底物： ?MEF2家族 (A, C, D) ?Ets样转录因子Sap1a ( serum response factor acessory protein 1a) MAPK信号级联反应信号级联反应 Stimulus MAPKKK MAPKK MAPK Biological responses Growth factors, Stress, GPCR, Mitogen, GPCR Inflammatory cytokines, Growth factors Raf, Mos, Tpl2 MLK3, TAK, DL

23、K MLK3, ASK1 MEKK1, 4, MEK1/2 MKK3/6 MKK4/7 ERK1/2 p38 MAPK JNK1,2,3 Growth, Differentiation, Inflammation, Development Apoptosis, Growth, Differentiation Stress, Growth factors, Mitogen, GPCR MEKK2, 3, Tpl2 MEK5 ERK5/BMK1 Growth, Differentiation, Development MAPK激酶的灭活激酶的灭活 ?Ser/Thr磷酸酶磷酸酶: PP2A, PP2

24、C Tyr磷酸酶磷酸酶: PTP-SL 双特异性的磷酸酶双特异性的磷酸酶DUSP(dual spefificity phosphatase)或称为或称为MKP(MAPK phosphatase) ERK1/2特异性的磷酸酶特异性的磷酸酶: DUSP6/ MKP3, DUSP7/MKP-X, DUSP9/MKP4 JNK的磷酸酶的磷酸酶: MKP1, MKP5 p38 与与p38 : MKP1, MKP4, MKP5 p38与与p38: 抵抗所有的抵抗所有的MKP磷酸酶磷酸酶 ?JAK-STAT 信号通路信号通路 1. JAK-STAT信号通路中的组分信号通路中的组分 ? JAK-STAT信号通

25、路是近年发现的一条由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。 ? 此信号通路的传递过程相对简单，它主要由三个成分组成，即酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶JAK和转录因子STAT。 酪氨酸激酶相关受体 （tyrosine kinase associated receptor） ? 许多细胞因子和生长因子通过JAK-STAT信号通路来传导信号，这包括白介素2 7（IL-2 7）、生长激素（GH）、表皮生长因子(EGF)、血小板衍生因子(PDGF)以及干扰素(IFN)等等。这些细胞因子和生长因子在细胞膜上有相应的受体。 ? 这些受体从属于细胞因子受体超

26、家族，该家族可以分为两类：型 胞外部分含有4个保守的半胱氨酸和一个位于C 端的WSXWS单元。 型 胞外部分N端、C端各有数对半胱氨酸。 ? 这些受体的共同特点共同特点是受体本身不具有激酶活性，但胞内段具有酪氨酸激酶JAK的结合位点，受体与配体结合后，通过与之结合的JAK的活化，来磷酸化各种靶蛋白的酪氨酸残基以实现信号从胞外到胞内的传递。 ? 细胞因子受体的结构和功能研究结果表明受体之间无受体之间无明显的同源性，只在胞浆近膜区有一段同源区，该明显的同源性，只在胞浆近膜区有一段同源区，该区域是其与区域是其与JAKJAK激酶结合的功能区段。激酶结合的功能区段。 ? 受体的二聚化可以是同源的也可以是

27、异源的。在发生同源受体二聚化同源受体二聚化时，只有JAK2被激活；相反，由不同亚基组成的 异源受体二聚化异源受体二聚化，却可以激活多种JAK。一旦被激活，JAK便磷酸化受体的亚基以及其他底物。 酪氨酸激酶JAK(Janus kinase） JAK蛋白家族共包括4个成员：JAK1、JAK2、JAK3以及Tyk2,它们在结构上有7个同源结构域（JAK homology domain, JH），其中JH1结构域为激酶区、JH2结构域是“假”激酶区、JH6和JH7是受体结合区域 。 转录因子STAT (signal transducer and activator of transcription)

28、STAT被称为“信号转导子和转录激活子”，它在信号转导和转录激活上发挥了关键性的作用 。 STAT: Stat1, Stat2,Stat3,Stat4,Stat5a,Stat5bSTAT: Stat1, Stat2,Stat3,Stat4,Stat5a,Stat5b和和Stat6 Stat6 2、 JAK-STAT信号通路信号通路 配体与受体结合导致受体二聚化； 二聚化受体激活JAK； JAK将STAT磷酸化； STAT形成二聚体，暴露出入核信号； STAT进入核内，调节基因表达。 3、JAK-STAT信号通路与疾病信号通路与疾病 ? 到目前为止，只在人类肿瘤中发现了STAT信号的异常活化，还

29、没有发现人类的其他疾病和STAT有直接联系。但是通过对基因敲除小鼠表型的研究，可以判断出STAT在某些疾病的发生过程中可能存在关键的调控作用。 NF-? ?B 信号转导通路信号转导通路 NF-? ?B 信号转导通路信号转导通路 NF-?B是一种几乎存在于所有细胞的转录因子，与免疫球蛋白重链和?轻链基因增强子序列特异结合，调节基因转录与表达，广泛参与机体防御反应、组织损伤和应激、细胞分化和凋亡以及肿瘤生长抑制等过程。 肿瘤坏死因子受体（TNF-R）、白介素1受体等重要的促炎细胞因子受体家族所介导的主要信号转导通路之一是NF-?B（nuclear factor-?B，NF-?B）通路。 NF- B

30、家族家族 NF- B家族由P50、P52、P65、c-Rel和RelB五个成员组成。它们分别由NFKB1, NFKB2, RELA, REL和RELB基因进行编码。 它们都具有一个N端Rel同源结构域（RHD），负责其与DNA结合以及二聚化。 另外,在P65、c-Rel和RelB中，存在着转录激活区域 TAD，对基因表达起正向调节的作用。 P50和P52不存在转录激活区域，它们的同型二聚体可以抑制转录。 NF- B二聚体的存在方式二聚体的存在方式 一般，一般， NF- B是以二聚体的形式存在的，而它的二聚体又有两种是以二聚体的形式存在的，而它的二聚体又有两种存在方式。存在方式。 NF- B二聚

31、体与二聚体与IB蛋白结合蛋白结合 B二聚体与二聚体与DNA结合结合 NF- IB蛋白家族蛋白家族 IB蛋白家族包括七个成员：蛋白家族包括七个成员：IB、IB、 IB 、IB、Bcl-3、p100和和p105 。 作用：在细胞质中与作用：在细胞质中与NF- B二二聚体结合，并对信号应答具有聚体结合，并对信号应答具有重要作用。重要作用。 IB蛋白的结构特点：存在锚蛋蛋白的结构特点：存在锚蛋白重复区域（即多个紧密相连白重复区域（即多个紧密相连的钩状重复序列，每个重复序的钩状重复序列，每个重复序列含有列含有33个氨基酸个氨基酸 ）。）。 IB激酶复合物激酶复合物 IKK/IKK1 (CHUK) IKK

32、/IKK2(IKBKB) 调节亚基调节亚基 NEMO 很多胞外刺激信号都可以引起很多胞外刺激信号都可以引起NF- B 信号通信号通路的激活路的激活,如：促炎症细胞因子如：促炎症细胞因子TNF- 、白介素、白介素IL-1 ,细菌脂多糖细菌脂多糖(LPS) ,T 细胞及细胞及B 细胞有丝分裂细胞有丝分裂原原,病毒双链病毒双链RNA 以及各种物理和化学压力等。以及各种物理和化学压力等。虽然这些胞外刺激所产生的胞内早期信号途径各虽然这些胞外刺激所产生的胞内早期信号途径各不相同，但一般认为不相同，但一般认为,大多数此类胞外刺激起始的大多数此类胞外刺激起始的信号传递反应将最终激活信号传递反应将最终激活IK

33、K复合物。复合物。 NF- B经典和非经典通路经典和非经典通路 NF-B的的 经典信号通路和非经经典信号通路和非经典信号通路的主要区别就在于：典信号通路的主要区别就在于：在在NF-B的的 经典信号通路中，经典信号通路中，IB蛋白的降解使蛋白的降解使NF-B二聚体二聚体得到释放。得到释放。 而在而在NF-B非经典信号通路非经典信号通路中，则是通过中，则是通过P100到到P52的加的加工处理，使信号通路激活。工处理，使信号通路激活。 PI3KAkt/PKB信号转导通路信号转导通路 （磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇3激酶）激酶） 一、一、PIPI3K3K家族家族 PI-3K PI-3K作用：三种同工酶，其中

34、作用：三种同工酶，其中 PI-3K-1PI-3K-1结构：结构：P110P110催催化亚基和化亚基和 P85 P85调节亚基：调节亚基： 催化磷脂酰肌醇的催化磷脂酰肌醇的D3D3羟基的磷酸化羟基的磷酸化 产物：产物： PtdIns-3 PtdIns-3，4-P24-P2（磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇3 3，4 4二磷酸）二磷酸） PtdIns-3 PtdIns-3，5-P25-P2（磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇3 3，5 5二磷酸）二磷酸） PtdIns-3PtdIns-3，4 4，5-P35-P3（磷脂酰肌醇（磷脂酰肌醇3 3，4 4，5 5三磷酸）三磷酸）PIP3 PIP3 二、激活过程： 胰岛素胰岛

35、素 磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇3-3-激酶（激酶（PI3KPI3K）途径）途径 insulinR IRS1（-P） PI3-K PDK Akt/PKB 胰岛素与其受体结合，胰岛素与其受体结合，PI3K与磷酸化与磷酸化IRS1结合，刺激结合，刺激催化亚基活性，当催化亚基活性，当P85亚基亚基2个个SH2结构域被磷酸化模体结构域被磷酸化模体YMXM占领，占领，PI3K活性达到最大。活性达到最大。 PKB靶蛋白：靶蛋白： 磷酸果糖激酶磷酸果糖激酶2、糖原合成激酶、糖原合成激酶3、Bad(细胞凋亡有关）、细胞凋亡有关）、核糖体核糖体S6激酶，与葡萄糖转运、细胞增殖分化、细胞周期调激酶，与葡萄糖转运、细胞增殖

36、分化、细胞周期调节有关节有关 TGF? 受体介导的信号转导通路 TGF- 超家族 ?TGF- 家族 ? 抑制素（inhibit）/活化素（activin）家族 ? 骨形态发生蛋白（bone morphoenetic protein ,BMPs）家族 ? 苗勒管抑制物（MIS）/AMH（antimullerian hormone） ? 胶质细胞系来源的神经营养因子（glialcelline-derived neurotrophic factor,GDNF)等。 TGF- 受体 二、受体的分类 依据电泳迁移率分别命名为 型、 型、 型。 1、 型和 型受体都属于丝氨酸/苏氨酸 激酶受体。 2、 型

37、受体有两个亚型：betaglycan 和 endoglin。 型受体无信号转导机构，其作用为与TGF- 结合并呈递到其他受体 TGF-信号转导通路 ? Smad蛋白信号转导的特性 依据其结构和功能的不同分为三类： 受体激活型Smad（receptor-activated SMADs）。其中smad-1、smad-5和smad-8结构相似，是BMP受体的底物，转导脊椎动物BMP信号； Smad-2和Smad-3是脊椎动物TGF-和活化素受体的底物。 TGF- 信号转导通路 辅助型Smad 蛋白（Co-SMADs），其成员有smad-4，它不是受体的直接底物，而是辅助第一类smad蛋白转导信号。

38、抑制型Smad 蛋白（anti-SMADs）,抑制其他Smad蛋白的活性，其成员在脊椎动物中由smad-6、smad-7。 TGF? 受体介导的信号转导通路 Wnt/ -catenin信号信号 转导途径转导途径 Wnt Wg (Wingless) Int-1 Wnt信号通路信号通路 人类人类Wnt基因家族由基因家族由1919个成员组成，编码个成员组成，编码具有具有2222或或2424个半胱氨酸残基的保守糖蛋白。个半胱氨酸残基的保守糖蛋白。 Wnt Wnt信号转导途径可以分为决定细胞命运信号转导途径可以分为决定细胞命运的经典途径和控制细胞运动及组织极性的的经典途径和控制细胞运动及组织极性的非经典

39、途径。非经典途径。 经典经典Wnt信号通路信号通路 Wnt/Ca2+通路通路 通过释放胞内Ca2+来影响细胞粘连和相关基因表达 通过-Catenin激活基因转录 Wnt信号通路 Wnt/PCP通路通路 通过小G蛋白激活JNK来调控细胞骨架重排 Wnt经典信号通路中的重要蛋白经典信号通路中的重要蛋白 Wnt蛋白蛋白 Frizzled（Fzd或或Frz）/LRP-56 Dishevelled（Dsh或或Dvl） GSK3 CK1 Axin APC -Catenin TCF/ LEF 胞内信号传递 Wnt信号进入胞内后，将信号传递给Dishevelled(Dsh)，活化的Dsh抑制由Axin、APC

40、 (adenomatous polyposis coli)和GSK- 3(serin/threonine glycogen synthasekinase 3)组成的复合物的活性,使-catenin不能被GSK- 3磷酸化。磷酸化的-catenin才可通过遍在蛋白化(ubiquitination)而被胞浆内的蛋白酶体所降解，由于非磷酸化的-catenin不能被蛋白酶体降解，从而导致-catenin在胞浆内积聚，并移向核内。当游离的-catenin进入细胞核内，即可与转录因子TCF/LEF(T-cellfactor/Lymphoid enhancer factor)结合，激活TCF转录活性，调节靶

41、基因的表达。因此,-catenin是否磷酸化是该信号传递的关键因素。 机理 Wnt信号通路概括信号通路概括 WntFzdDsh -Catenin降解复合体解聚降解复合体解聚 -Catenin入核入核 TCF/LEF下游基因转录下游基因转录 Wnt信号通路 -连环蛋白（-catenin )是Wnt信号通路中有调控转录活性的关键成员，能在细胞核内与Wnt通路另一成员TCF结合从而激活靶基因的转录。糖原合成激酶3 (GSK3)是一种丝氨酸苏氨酸蛋白激酶，起到破坏APC复合体的关键作用。在无Wnt信号时有活性，将磷酸根加到-catenin的四个N端位点使这些磷酸氨基酸作为-catenin上的一种标志。

42、在wnt信号存在时，磷酸化-catenin促使-catenin降解。APC是一种与结直肠癌发生有关的抑癌基因，能结合wnt途径中的多种成分，如AxinGSK3、-catenin。APC能刺激-catenin被GSK3磷酸化。 Wnt 信号通路功能 1、参与胚胎发育、参与胚胎发育 促进体节形成促进体节形成 胚胎形成胚胎形成 促进体轴形成促进体轴形成 抑制头形成抑制头形成 组织器官发生组织器官发生 脑、心脏、肺脑、心脏、肺 生殖系统发生生殖系统发生 Wnt-4抑制雄激素合成抑制雄激素合成 功能 2、参与干细胞的更新和分化、参与干细胞的更新和分化 Brain Area-Specific Effect

43、 of TGF- Signaling on Wnt-Dependent Neural Stem Cell Expansion Sven Falk, Lukas Sommer . 变异的神经上皮干细胞的自我更新变异的神经上皮干细胞的自我更新在在FGF存在的情况下将得到增强，并且存在的情况下将得到增强，并且这一增强需要这一增强需要Wnt信号。信号。 . Wnt信号通过调控神经干细胞增殖信号通过调控神经干细胞增殖和分化影响神经系统的生长发育，神和分化影响神经系统的生长发育，神经干细胞的更新和扩张受到经干细胞的更新和扩张受到TGF-和和Wnt的共同调控。的共同调控。 08 May 2008 功能 2、

44、参与干细胞的更新和分化、参与干细胞的更新和分化 Coordinated Activation of Wnt in Epithelial and Melanocyte Stem Cells Initiates Piul Rabbani, Mayumi Ito . Wnt信号通路在毛囊干细胞和黑素干信号通路在毛囊干细胞和黑素干细胞系协调和头发色素的产生过程中发细胞系协调和头发色素的产生过程中发挥了关键作用。挥了关键作用。 . 黑素干细胞黑素干细胞Wnt信号通路的失活可导信号通路的失活可导致脱色素，头发即呈现出灰色。致脱色素，头发即呈现出灰色。 . 头发毛囊干细胞中的异常头发毛囊干细胞中的异常Wnt

45、信号会信号会阻止头发的再生。阻止头发的再生。 10 June 2011 Wnt信号通路与人类疾病 1.癌症癌症 APC基因突变 -catenin基因突变 -catenin降解复合物合成障碍 -catenin降解障碍 -catenin聚集 胞浆内游离的 激活下游靶细胞CyclinD1、C-myc等基因转录 -catenin无法被磷酸化和泛素化降解 肿瘤发生 Wnt信号通路与人类疾病 2.糖尿病糖尿病 胰岛素与其受体结合胰岛素与其受体结合 GSK-3失活失活 （glycogen synthase kinase 3 ） 激活葡萄糖合酶激活葡萄糖合酶 合成糖原及相应蛋白质合成糖原及相应蛋白质 降低血糖

46、降低血糖 Wnt信号通路与人类疾病 3.心脑血管疾病心脑血管疾病 LRP （low density lipo-protein receptor related protein） Cys Wnt信号受损信号受损 冠心病冠心病 Arg Wnt信号转导途径是目前已知的胚胎发育所必须的信号转导途径，同时在肿瘤的发生、发展中该途径也占据着重要的位现已经证实，该通路的过度激活与多种人类肿瘤的发生有密切的联系，尤其在大肠癌的发生、发展上，目前研究表明，约90的大肠癌发生与该通路过度激活有关。 信号通路Cross talking .? 不同的信号转导通路之间发生交叉调控（cross talking），形成复杂

47、的信号转导网络（signal transduction network）系统 。信息传递途径的交联对话表现为： （1）一条信息途径的成员，可参与激活或抑制另一条信息途径。如促甲状腺素释放激素与膜受体结合后，通过Ca2+磷脂依赖性蛋白激酶系统激活PKC，同时Ca2+浓度增高会激活腺苷酸环化酶，生成cAMP，进而激活PKA Company Logo Cross talking （2）两种不同的信息途径可共同作用于同一种效应蛋白或同一基因调控区而协同发挥作用。如糖原磷酸化酶，其，亚基可被PKA磷酸化而使酶活化，亚基可与Ca2+磷脂依赖性蛋白激酶系统通路产生的Ca2+结合而使酶活化。上述两条途径在核内

48、可使转录因子CREB的Ser 133激酶磷酸化而活化，进而调控多种基因表达 Company Logo (3）一种信息分子可作用几条信息传递途径。如胰岛素与膜受体结合后，可通过受体底物激活， PLC 产生 IP3 和 PAG ，激活 PKC ；另外也可激活 Ras 途径。 Company Logo 胰岛素受体 Shc P-Y Y-P Y-P IRS YP Ras Raf-1 MEK PI-3K PDKs PKB 磷脂酰肌醇依赖性磷脂酰肌醇依赖性PK MAPK 葡萄糖转运葡萄糖转运 基因表达基因表达 细胞生长细胞生长 增殖及分化增殖及分化 糖酵解糖酵解 糖原合成糖原合成 蛋白质合成蛋白质合成 抑制细胞凋亡抑制细胞凋亡