生物化学第十五章细胞信息传递课件.ppt

1、第第 十十 五五 章章 细细 胞胞 信信 息息 转转 导导概概 述述单细胞生物单细胞生物 直接作出反应直接作出反应多细胞生物多细胞生物 通过细胞间复杂的信通过细胞间复杂的信号传递系统来传递信息，从而调控机号传递系统来传递信息，从而调控机体活动。体活动。外界环境变化时外界环境变化时细胞信息转导方式细胞信息转导方式 通过相邻细胞的直接接触通过相邻细胞的直接接触 通过细胞分泌各种化学物质来调通过细胞分泌各种化学物质来调节其他细胞的代谢和功能节其他细胞的代谢和功能具有调节细胞生命活动的化学物质称具有调节细胞生命活动的化学物质称为为信息物质信息物质跨膜信号转导的一般步骤跨膜信号转导的一般步骤特定的细胞释

2、放信息物质特定的细胞释放信息物质信息物质经扩散或血循环到达靶细胞信息物质经扩散或血循环到达靶细胞与靶细胞的受体特异性结合与靶细胞的受体特异性结合受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统靶细胞产生生物学效应靶细胞产生生物学效应第一节第一节 信息物质信息物质一、细胞间信息物质一、细胞间信息物质定义定义细胞间信息物质细胞间信息物质 是是由细胞分泌的调节靶细胞生由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称，命活动的化学物质的统称，又称作又称作第一信使。第一信使。化学性质化学性质蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因蛋白质和肽类（如生长因子、细胞因 子、胰岛素等）子、胰岛

3、素等）氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺氨基酸及其衍生物（如甘氨酸、甲状腺素、肾上腺素等）素、肾上腺素等）类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等）类固醇激素（如糖皮质激素、性激素等）脂酸衍生物（如前列腺素）脂酸衍生物（如前列腺素）气体（如一氧化氮、一氧化碳）等气体（如一氧化氮、一氧化碳）等（一）神经递质（一）神经递质又称突触分泌信号又称突触分泌信号特点特点由由神经元细胞神经元细胞分泌；（神经元突触前膜释放）分泌；（神经元突触前膜释放）通过通过突触间隙突触间隙到达下一个神经细胞；到达下一个神经细胞；作用时间较短。作用时间较短。例如：例如：乙酰胆碱、去甲肾上腺素等乙酰胆碱、去甲肾上腺素等分分 类类（根

4、据细胞的分泌方式）（根据细胞的分泌方式）（二）（二）内分泌激素内分泌激素又称内分泌信号又称内分泌信号特点特点由特殊分化的由特殊分化的内分泌细胞内分泌细胞分泌分泌 ；通过通过血液循环血液循环到达靶细胞到达靶细胞 ；大多数作用时间较长。大多数作用时间较长。例如例如胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等胰岛素、甲状腺素、肾上腺素等按内分泌激素的化学组成分为按内分泌激素的化学组成分为含氮激素含氮激素如如肾上腺素、甲状腺素、肾上腺素、甲状腺素、促甲状腺激素、促甲状腺激素、胰高血糖素、胰岛素、生长激素等胰高血糖素、胰岛素、生长激素等 类固醇激素类固醇激素如如性激素、皮质醇、醛固酮等性激素、皮质醇、醛固酮等 按激素受

5、体的分布部位按激素受体的分布部位 胞内受体激素胞内受体激素:甲状腺素、类固醇激素甲状腺素、类固醇激素 胞膜受体激素胞膜受体激素:除甲状腺素外其他的含氮除甲状腺素外其他的含氮 激素激素 （三）局部化学介质（三）局部化学介质又称又称旁分泌信号旁分泌信号特点特点由体内某些由体内某些普通细胞普通细胞分泌；分泌；不进入血循环，通过不进入血循环，通过扩散作用扩散作用到达到达附近的靶细胞；附近的靶细胞；一般作用时间较短。一般作用时间较短。例如例如生长因子、前列腺素等。生长因子、前列腺素等。（四）气体信号（四）气体信号 例如例如*NO合酶（合酶（NOS）通过氧化）通过氧化L-精氨酸精氨酸 的胍基而产生的胍基而

6、产生NO*血红素单加氧酶氧化血红素产生的血红素单加氧酶氧化血红素产生的CO 其他其他 有些细胞间信息物质能对同种细有些细胞间信息物质能对同种细胞或分泌细胞自身起调节作用，称为胞或分泌细胞自身起调节作用，称为自分泌信号自分泌信号有些细胞间信息物质可在不同的有些细胞间信息物质可在不同的个体间传递信息，如昆虫的性激素。个体间传递信息，如昆虫的性激素。1.1.神经传递神经传递2.2.内分泌内分泌3.3.旁分泌旁分泌4.4.气体分子（扩散）气体分子（扩散）二、细胞内信息分子二、细胞内信息分子细胞内信息物质细胞内信息物质第一信号物质经转导刺激细胞内产生的传第一信号物质经转导刺激细胞内产生的传递细胞调控信号

7、的化学物质。递细胞调控信号的化学物质。无机离子：如无机离子：如 Ca2+脂类衍生物：如脂类衍生物：如DAG、Cer糖类衍生物：如糖类衍生物：如IP3核苷酸：如核苷酸：如cAMP、cGMP信号蛋白分子信号蛋白分子组成组成第三信使第三信使负责细胞核内外信息传递的物质，负责细胞核内外信息传递的物质，又称为又称为DNA结合蛋白，是一类可与靶基结合蛋白，是一类可与靶基因特异序列结合的核蛋白，能调节基因因特异序列结合的核蛋白，能调节基因的转录。如立早基因的编码蛋白质的转录。如立早基因的编码蛋白质。在细胞内传递信息的小分子物质，如：在细胞内传递信息的小分子物质，如：Ca2+、DAG、IP3、Cer、cAMP

8、、cGMP、花生四烯酸及其代谢产物等。花生四烯酸及其代谢产物等。第二信使第二信使细胞外信息物质影响细胞功能的途径细胞外信息物质影响细胞功能的途径种类种类 信息物质信息物质受体受体 引起细胞内的变化引起细胞内的变化神经神经递质递质乙酰胆碱、谷氨酸、乙酰胆碱、谷氨酸、氨基丁酸氨基丁酸质膜质膜受体受体影响离子通道关闭影响离子通道关闭生长生长因子因子类胰岛素样生长因类胰岛素样生长因-1、表皮生长因子、表皮生长因子、血血小板衍生生长因子小板衍生生长因子质膜质膜受体受体引起酶蛋白和功能蛋白的引起酶蛋白和功能蛋白的磷酸化和去磷酸化，改变磷酸化和去磷酸化，改变细胞的代谢和基因表达细胞的代谢和基因表达激素激素蛋

9、白质、多肽及氨基蛋白质、多肽及氨基酸衍生物类激素酸衍生物类激素类固醇激素、甲状腺类固醇激素、甲状腺素素质膜质膜受体受体胞内胞内受体受体同上同上调节调节转录转录能与受体呈特异性结合的生物活性分子能与受体呈特异性结合的生物活性分子则称为则称为配体配体。受体受体是细胞膜上或细胞内能特异识别生是细胞膜上或细胞内能特异识别生物活性分子并与之结合的成分，它能把识别物活性分子并与之结合的成分，它能把识别和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞和接受的信号正确无误地放大并传递到细胞内部，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，内部，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，个别是糖脂。个别是糖脂。第第 二二 节节 受受 体体根据

10、细胞定位根据细胞定位一、受体的分类、一般结构与功能一、受体的分类、一般结构与功能存在于存在于细胞质膜细胞质膜上的受体，绝大部分上的受体，绝大部分是镶嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的是镶嵌糖蛋白。根据其结构和转换信号的方式又分为三大类：方式又分为三大类：离子通道受体离子通道受体，G蛋蛋白偶联受体白偶联受体和和单个跨膜单个跨膜 螺旋螺旋受体受体。（一）膜受体（一）膜受体1.环状受体环状受体 配体依赖性离子通道配体依赖性离子通道 乙酰胆碱受体乙酰胆碱受体2.G 蛋白偶联受体蛋白偶联受体又称七个跨膜又称七个跨膜 螺旋受体螺旋受体/蛇型受体蛇型受体 G蛋白偶联受体的结构蛋白偶联受体的结构受体结构的特点受

11、体结构的特点*受体的受体的N端可有不同的糖基化。端可有不同的糖基化。*受体内有一些高度保守的半胱氨酸残基，受体内有一些高度保守的半胱氨酸残基，对维持受体的结构起到关键作用。对维持受体的结构起到关键作用。*胞内的第二和第三个环能与胞内的第二和第三个环能与G-蛋白相偶联蛋白相偶联。*C-末端的高度保守的末端的高度保守的Cys残基在肾上腺素残基在肾上腺素能能受体、肾上腺素能受体、肾上腺素能受体和视紫质受体受体和视紫质受体中可被棕榈酰化，可稳定受体胞内部分的中可被棕榈酰化，可稳定受体胞内部分的三级结构。三级结构。*受体的受体的C-末端和胞内第三环含有多个末端和胞内第三环含有多个Thr和和Ser残基可被

12、磷酸化，与抑制蛋白残基可被磷酸化，与抑制蛋白-视视紫红质抑制蛋白结合紫红质抑制蛋白结合，使受体不能再活化，使受体不能再活化G蛋白而失活。蛋白而失活。此类受体的信息转导可归纳为此类受体的信息转导可归纳为 激素激素 受体受体蛋白蛋白酶酶 第二信使第二信使蛋白激酶蛋白激酶酶或其他功能蛋白酶或其他功能蛋白 生物学效应生物学效应 G蛋白蛋白是一类和是一类和GTP或或GDP相结合、位于相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白，由细胞膜胞浆面的外周蛋白，由、三个亚基组成。三个亚基组成。有两种构象：有两种构象：非活化型非活化型；活化型活化型两种两种G蛋白的活性型和非活性型的互变蛋白的活性型和非活性型的互变RHACG

13、DPGTP腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶ACATPcAMP信息传递过程中的蛋白信息传递过程中的蛋白s s s s 激激 活活 腺腺 苷苷 酸酸 环环 化化 酶酶i i i i抑抑 制制 腺腺 苷苷 酸酸 环环 化化 酶酶p p p p激激 活活 磷磷 脂脂 酰酰 肌肌 醇醇 的的 特特 异异 磷磷 脂脂 酶酶 o o*o o 大大 脑脑 中中 主主 要要 的的 蛋蛋 白白,可可 调调 节节 离离 子子 通通 道道T T *激激 活活 视视 觉觉 蛋蛋 白白 的的 类类 型型 亚亚 基基功功 能能s s s s 激激 活活 腺腺 苷苷 酸酸 环环 化化 酶酶i i i i抑抑 制制 腺腺 苷苷 酸酸

14、环环 化化 酶酶p p p p激激 活活 磷磷 脂脂 酰酰 肌肌 醇醇 的的 特特 异异 磷磷 脂脂 酶酶 o o*o o 大大 脑脑 中中 主主 要要 的的 蛋蛋 白白,可可 调调 节节 离离 子子 通通 道道T T *激激 活活 视视 觉觉 蛋蛋 白白 的的 类类 型型 亚亚 基基功功 能能*o o表表 示示 另另 一一 种种(o ot th he er r)T T：传传 导导 素素(transductin)与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，与配体结合后具有酪氨酸蛋白激酶活性，既可导致受体自身磷酸化既可导致受体自身磷酸化,又可催化底物蛋白又可催化底物蛋白的特定酪氨酸残基磷酸化，如胰岛素受

15、体的特定酪氨酸残基磷酸化，如胰岛素受体 IGF-R 表皮生长因子受体表皮生长因子受体(EGF-R)。与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶与配体结合后，可与酪氨酸蛋白激酶偶联而表现出酶活性，如生长激素受体、干扰联而表现出酶活性，如生长激素受体、干扰素受体。素受体。非酪氨酸蛋白激酶受体型非酪氨酸蛋白激酶受体型酪氨酸蛋白激酶受体型（催化型受体）酪氨酸蛋白激酶受体型（催化型受体）3.单个跨膜单个跨膜 螺旋受体螺旋受体 当配体与单跨膜螺旋受体结合后，催当配体与单跨膜螺旋受体结合后，催化型受体大多数发生二聚化，二聚体的酪化型受体大多数发生二聚化，二聚体的酪氨酸蛋白激酶氨酸蛋白激酶(TPK)被激活，彼此使对方

16、被激活，彼此使对方的某些酪氨酸残基磷酸化，这一过程称为的某些酪氨酸残基磷酸化，这一过程称为自身磷酸化。自身磷酸化。该型受体与细胞的增殖、分化、分裂及癌变有关。该型受体与细胞的增殖、分化、分裂及癌变有关。自身磷酸化自身磷酸化*受体跨膜区由受体跨膜区由2226个氨基酸残基构个氨基酸残基构成一个成一个-螺旋，高度疏水。螺旋，高度疏水。*胞外区为配体结合部位。胞外区为配体结合部位。*胞内区为酪氨酸蛋白激酶功能区（又称胞内区为酪氨酸蛋白激酶功能区（又称SH1,与与Src的酪氨酸蛋白激酶区同源）的酪氨酸蛋白激酶区同源）位于位于C末端，包括末端，包括ATP结合和底物结合结合和底物结合两个功能区。两个功能区。

17、受体结构受体结构*该受体的下游常含有该受体的下游常含有 SH2结构域结构域能与酪氨酸残基磷酸化的多肽链结合能与酪氨酸残基磷酸化的多肽链结合 SH3结构域结构域能与富含脯氨酸的肽段结合能与富含脯氨酸的肽段结合 PH结构域结构域(pleckstrin homology domain)识别具有磷酸化的丝氨酸和苏氨酸的短肽，识别具有磷酸化的丝氨酸和苏氨酸的短肽，并能与并能与G蛋白的蛋白的复合物结合复合物结合,还能与带还能与带电的磷脂结合。电的磷脂结合。含含TPK结构域的受体结构域的受体EGF:表皮生长因子表皮生长因子 IGF-1:胰岛素样生长因子胰岛素样生长因子PDGF:血小板衍生生长因子血小板衍生生

18、长因子 FGF:成纤维细胞生长因子成纤维细胞生长因子TGF的的型和型和型受体型受体 4.具有鸟苷酸环化酶活性的受体具有鸟苷酸环化酶活性的受体 胞外胞外胞内胞内膜受体膜受体可溶性受体可溶性受体PKH GCGC 具有鸟苷酸环化酶活性的受体结构具有鸟苷酸环化酶活性的受体结构 PKH：激酶样结构域：激酶样结构域 GC：鸟苷酸环化酶结构域鸟苷酸环化酶结构域 受体的结构受体的结构（二）胞内受体（二）胞内受体位于位于细胞浆和细胞核细胞浆和细胞核中的受体，全部为中的受体，全部为DNA结合蛋白。结合蛋白。高度可变区高度可变区位于位于N端，具有转录激活功能端，具有转录激活功能DNA结合区结合区含有两个锌指结构含有

19、两个锌指结构激素结合区激素结合区位于位于C端，结合激素、热休端，结合激素、热休克蛋白，使受体二聚化，激克蛋白，使受体二聚化，激活转录活转录铰链区铰链区核受体结构示意图核受体结构示意图 相关配体相关配体类固醇激素、甲状腺素和维甲酸等类固醇激素、甲状腺素和维甲酸等 功能功能 多为反式作用因子，当与相应配多为反式作用因子，当与相应配体结合后，能与体结合后，能与DNA的顺式作用元件的顺式作用元件结合，调节基因转录。结合，调节基因转录。二、受体作用的特点二、受体作用的特点高度专一性高度专一性：受体选择性地与特定配体受体选择性地与特定配体 结合。结合。高亲和力高亲和力：亲和常数亲和常数Ka=LR/LR，K

20、a一般在一般在1081010L/mol可逆性可逆性:属非共价结合属非共价结合可饱和性可饱和性：反应服从质量作用定律，结反应服从质量作用定律，结 合曲线呈可饱和状态合曲线呈可饱和状态特定的作用模式特定的作用模式三、受体活性的调节三、受体活性的调节1.受体下调：受体下调：受体的数目减少（或）对配受体的数目减少（或）对配体的结合能力降低与失敏。体的结合能力降低与失敏。（一）类型：（一）类型：2.受体上调：受体上调：受体的数目增加和（或）对受体的数目增加和（或）对配体的结合能力增强与敏感。配体的结合能力增强与敏感。（二）受体活性的调节的机制（二）受体活性的调节的机制1.磷酸化和脱磷酸化作用磷酸化和脱磷

21、酸化作用2.膜磷脂代谢的影响膜磷脂代谢的影响3.酶促水解作用酶促水解作用4.G蛋白的调节蛋白的调节 一、膜受体介导的信息转导一、膜受体介导的信息转导 cAMP-蛋白激酶途径蛋白激酶途径 Ca2+-依赖性蛋白激酶途径依赖性蛋白激酶途径 cGMP-蛋白激酶途径蛋白激酶途径 酪氨酸蛋白激酶途径酪氨酸蛋白激酶途径 核因子核因子 途径途径 TGF-途径途径 第三节第三节 信息的转导途径信息的转导途径（一）（一）cAMP-蛋白激酶途径蛋白激酶途径组成组成 胞外信息分子、受体、胞外信息分子、受体、G蛋白、腺苷酸蛋白、腺苷酸环化酶环化酶(AC)、cAMP、蛋白激酶、蛋白激酶A(PKA)1.cAMP 的合成与分

22、解的合成与分解PPiATPACMg2+cAMP5-AMP 磷酸二酯酶磷酸二酯酶H2OMg2+NOCH2OOHONNNNH2POOHcAMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHATPACPPiNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHAMPPDEH2O磷酸二酯酶磷酸二酯酶(PDE)腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶(AC)2cAMP的作用机理的作用机理PKA的激活的激活R 调节亚基调节亚基 C 催化亚基催化亚基3PKA的作用的作用 对代谢的调节作用对代谢的调节作用通过对效应蛋白的磷酸化作用，实通过对效应蛋白的磷酸化作用，实现其调节功能。现其调节功能。腺苷酸环化腺苷酸环化酶酶A

23、TPcAMP（第二信使）（第二信使）无活性无活性PKA 有活性有活性PKA ATP Mg 2+无活性的磷无活性的磷酸化酶酸化酶b激酶激酶 有活性的磷有活性的磷酸化酶酸化酶b激酶激酶-P-P 无活性的无活性的磷酸化酶磷酸化酶b 有活性的有活性的磷酸化酶磷酸化酶a-P-PATP Mg 2+糖原磷酸化酶的激活与失活糖原磷酸化酶的激活与失活肾上腺素肾上腺素受受体体102104106 糖原糖原 葡萄糖葡萄糖108肾上腺素促进肝糖原分解级联放大效应肾上腺素促进肝糖原分解级联放大效应受受cAMP调控的基因中，在其转录调控区调控的基因中，在其转录调控区有一共同的有一共同的DNA序列序列(TGACGTCA)，称

24、为，称为cAMP应答元件应答元件(CRE)。可与可与cAMP应答元件结合蛋白应答元件结合蛋白(CREB)相相互作用而调节此基因的转录。互作用而调节此基因的转录。(2)对基因表达的调节作用对基因表达的调节作用GsACATPcAMPCCRRCC 蛋蛋 白白 磷磷 酸酸 化化RR 2cAMP2cAMPCREBNPi Pi Pi 转录活化域转录活化域DNA结合域结合域细胞膜细胞膜核核 膜膜结构基因结构基因细细胞胞核核PiPiPiPiDNA蛋白质蛋白质PKA 对对底底物物蛋蛋白白的的磷磷酸酸化化作作用用组组蛋蛋白白失失去去对对转转录录转转录录，促促进进的的阻阻遏遏作作用用蛋蛋白白质质的的合合成成核核蛋蛋

25、白白体体蛋蛋白白 加加速速翻翻译译促促进进蛋蛋白白质质的的合合成成细细胞胞膜膜蛋蛋白白膜膜蛋蛋白白构构象象及及改改变变膜膜对对水水及及离离子子功功能能改改变变通通道道的的通通透透性性微微管管蛋蛋白白构构象象和和功功能能改改变变 影影响响细细胞胞分分泌泌心心肌肌肌肌原原蛋蛋白白 易易与与C Ca a2 2+结结合合加加强强心心肌肌收收缩缩底底物物蛋蛋白白磷磷酸酸化化的的后后果果生生理理意意义义组组蛋蛋白白失失去去对对转转录录转转录录，促促进进的的阻阻遏遏作作用用蛋蛋白白质质的的合合成成核核蛋蛋白白体体蛋蛋白白 加加速速翻翻译译促促进进蛋蛋白白质质的的合合成成细细胞胞膜膜蛋蛋白白膜膜蛋蛋白白构构象

26、象及及改改变变膜膜对对水水及及离离子子功功能能改改变变通通道道的的通通透透性性微微管管蛋蛋白白构构象象和和功功能能改改变变 影影响响细细胞胞分分泌泌心心肌肌肌肌原原蛋蛋白白 易易与与C Ca a2 2+结结合合加加强强心心肌肌收收缩缩底底物物蛋蛋白白磷磷酸酸化化的的后后果果生生理理意意义义ATPcAMP蛋白激酶蛋白激酶A蛋白质或蛋白质或酶磷酸化酶磷酸化酶活性改变酶活性改变膜通透性改变膜通透性改变基因转录加快基因转录加快蛋白质合成加速蛋白质合成加速信息效应信息效应AMP磷酸二酯酶磷酸二酯酶cAMP-蛋白激酶途径总结蛋白激酶途径总结RGAC组成组成细胞外信息分子，细胞外信息分子，G蛋白蛋白蛋白激酶

27、蛋白激酶C(PKC)磷脂酶磷脂酶C(PLC)甘油二脂甘油二脂(DAG)三磷酸肌醇三磷酸肌醇(IP3)(1)DAG，IP3的生物合成和功能的生物合成和功能PIP2PLCDAG +IP除除PLC能特异性地水解能特异性地水解PIP2生成生成DAG外，还可通过下面途径生成外，还可通过下面途径生成DAG。磷脂酰胆碱磷脂酰胆碱(PC)磷脂酸磷脂酸(PA)+胆碱胆碱 DAG 磷脂酶磷脂酶D(PLD)DAG、IP3的的 功功 能能DAG：在磷脂酰丝氨酸和：在磷脂酰丝氨酸和Ca2+协同协同下激活下激活PKCIP3：与内质网和肌浆网上的受体结合，：与内质网和肌浆网上的受体结合，促使内质网和肌浆网内促使内质网和肌浆

28、网内 Ca2+释放释放(2)PKC 的结构与生理功能的结构与生理功能结构：其氨基酸序列有四个保守区（结构：其氨基酸序列有四个保守区（C1、C2、C3、C4)和可变区（），分为和可变区（），分为调节域调节域和和催化域催化域。C1：富含：富含 Cys，DAG、TPA 结合部位结合部位C2：Ca2+结合部位结合部位 调节域调节域C3：ATP 结合部位结合部位C4：结合底物并进行磷酸化转移的场所：结合底物并进行磷酸化转移的场所 催化域催化域 PKC的生理功能的生理功能 调节代谢调节代谢活化的活化的PKC引起一系列靶蛋白的丝引起一系列靶蛋白的丝、苏氨酸残基磷酸化而改变功能蛋白的活性苏氨酸残基磷酸化而改变

29、功能蛋白的活性和性质和性质,影响细胞内信息的传递影响细胞内信息的传递,启动一系启动一系列生理、生化反应。列生理、生化反应。靶蛋白包括：靶蛋白包括：质膜受体、膜蛋白和多质膜受体、膜蛋白和多种酶。种酶。对基因表达的调节作用对基因表达的调节作用 PKC能使立早基因的反式作用因子能使立早基因的反式作用因子磷酸化，加速立早基因的表达。磷酸化，加速立早基因的表达。立早基因表达的蛋白质（又称第三立早基因表达的蛋白质（又称第三信使）受磷酸化修饰后，活化晚期反应信使）受磷酸化修饰后，活化晚期反应基因并导致细胞增生或核型变化。基因并导致细胞增生或核型变化。PKC 对基因的早期活化和晚期活化对基因的早期活化和晚期活

30、化2.Ca2+钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径受体、受体、G蛋白、蛋白、PLC、IP3、Ca2+、钙调蛋白、钙调蛋白、CaM激酶激酶(Ca2+CaM激酶途径激酶途径)钙调蛋白钙调蛋白(CaM)有四个有四个Ca2+结合位点。与结合位点。与Ca2+一起一起激活激活CaM激酶，磷酸化多种功能蛋白质激酶，磷酸化多种功能蛋白质（丝、苏氨基酸残基）。（丝、苏氨基酸残基）。组成组成 受体受体 Gp磷脂酶磷脂酶CDAG内质网内质网钙调蛋白（钙调蛋白（CaM）Ca2+-CaM PKCDAG-PKC特异性钙调特异性钙调蛋白激酶蛋白激酶 多功能钙调多功能钙调蛋白激酶蛋白激酶 蛋白质蛋白质磷酸蛋白

31、质磷酸蛋白质其他蛋白质其他蛋白质生理效应生理效应代谢变化代谢变化IP3Ca2+Ca2+PIP2质膜质膜胞浆胞浆胞外胞外ADH（三）（三）cGMP-蛋白激酶蛋白激酶G途径途径受体、鸟苷酸环化酶受体、鸟苷酸环化酶(GC)、cGMP、蛋蛋白激酶白激酶G(PKG)组成组成cGMP的合成和降解的合成和降解 GTPGMg2+PPicGMP 磷酸二酯酶磷酸二酯酶H2OCa2+或或 Mg2+5-GMP使有关蛋白或酶类的使有关蛋白或酶类的丝、苏氨酸丝、苏氨酸残基磷酸化残基磷酸化PKG的功能的功能NOGCPKG 蛋白质磷酸化蛋白质磷酸化GCGTPcGMP激素激素R胞胞 膜膜*生理效应：如心钠素、生理效应：如心钠素

32、、NO舒张血管平滑肌。舒张血管平滑肌。（四）酪氨酸蛋白激酶途径（四）酪氨酸蛋白激酶途径酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶(TPK)分分 类类 受体型受体型TPK（位于细胞质膜上）（位于细胞质膜上）如胰岛素受体、生长因子受体及如胰岛素受体、生长因子受体及原癌基因（原癌基因（erb-B、kit、fins等）编码等）编码的受体的受体非受体型非受体型TPK（位于胞浆）（位于胞浆）如底物酶如底物酶JAK和原癌基因（和原癌基因（src、yes、ber-abl等）编码的等）编码的TPK1.受体型受体型TPK-Ras-MAPK途径途径GRB2SH2域域:细胞内某些连接物蛋白共有的氨基酸序列，细胞内某些连接物蛋白共有

33、的氨基酸序列，与原癌基因与原癌基因src编码的编码的2结构域同源，该区域能识结构域同源，该区域能识别磷酸化的酪氨酸残基并与之结合别磷酸化的酪氨酸残基并与之结合。组成：催化性受体、组成：催化性受体、GRB2、SOS、Ras蛋蛋白、白、Raf蛋白、蛋白、MAPK系统系统SH2SH3 SOS:富含脯氨酸，可与富含脯氨酸，可与SH3结合，促使结合，促使Ras的的GDP 换成换成GTP。Ras蛋白蛋白：原癌基因产物，类似与：原癌基因产物，类似与G蛋白的蛋白的G 亚基亚基Raf蛋白蛋白：具有丝苏氨酸蛋白激酶活性具有丝苏氨酸蛋白激酶活性MAPK系统系统包括包括MAPK、MAPK激酶（激酶（MAPKK）、）、

34、MAPKK激酶（激酶（MAPKKK），是一组酶兼底物），是一组酶兼底物的蛋白分子。的蛋白分子。细胞外信号细胞外信号EGF、PDGF等等具具PTK活性的受体活性的受体GRB2 PSOS PRas-GTP PRaf调节其他蛋白活性调节其他蛋白活性MAPKKMAPK P P P细细胞胞核核反式作用因子反式作用因子调控基因表达调控基因表达细细胞胞膜膜二聚化二聚化2.JAKs-STAT途径途径*非催化性受体非催化性受体*JAKs*信号转导子和转录激动子信号转导子和转录激动子 (STAT)组成组成干扰素诱导干扰素诱导JAK、STAT复合体复合体核内转移及调节基因转录机制核内转移及调节基因转录机制（五）核因

35、子（五）核因子 B途径途径核因子核因子 B(NF-B)TNFCer 等激酶系统等激酶系统病毒感染、脂多糖、病毒感染、脂多糖、活性氧中间体、佛波活性氧中间体、佛波酯、双链酯、双链RNA等等PKA、PKC等等激活激活NF-BNF-B的激活过程示意图的激活过程示意图 活化的核因子活化的核因子NF-B进入细胞核进入细胞核,形形成环状结构与成环状结构与DNA接触接触,并启动或抑制并启动或抑制有关基因的转录。有关基因的转录。该途径主要涉及机体防御反应、组该途径主要涉及机体防御反应、组织损伤和应激、细胞分化和凋亡，以及织损伤和应激、细胞分化和凋亡，以及肿瘤生长抑制过程的信息传递。肿瘤生长抑制过程的信息传递。

36、（六）（六）TGF-途径途径 SMAD是最早被证实的是最早被证实的TR-激酶的底物激酶的底物,是是Mad和和Sma两个基因的名字的融合。两个基因的名字的融合。已克隆出已克隆出9种种SMAD，可将其归结成三大类，可将其归结成三大类n 受体调节的受体调节的SMADs (R-SMADs)n 共同的偶配体共同的偶配体SMADs (Co-SMADs)n 抑制性抑制性SMADs (I-SMADs)不同的不同的SMAD亚家族可组成不同的亚家族可组成不同的SMAD复合复合物物，定位于不同的基因，激活或阻抑基因的表达。定位于不同的基因，激活或阻抑基因的表达。二、胞内受体介导的信息转导二、胞内受体介导的信息转导类

37、固醇激素与甲状腺素通过胞内受体类固醇激素与甲状腺素通过胞内受体调节生理过程调节生理过程The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1994Alfred G.GilmanMartin Rodbell1941-1925-1998University of Texas,Southwestern Medical Center Dallas,TX,USA National Institute of Environmental Health Sciences Research Triangle Park,NC,USA for their discovery of G

38、-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cellsThe Nobel Prize in Physiology or Medicine 1998Robert F.Furchgott Ferid Murad1916-1936-SUNY Health Science Center,Brooklyn,NY,USAUniversity of Texas,Health Science Center,Dallas,TX,USA Louis J.Ignarro1941-UCLA School of Medicine,

39、Los Angeles,CA,USA for their discoveries concerning nitric oxide as a signalling molecule in the cardiovascular systemThe Nobel Prize in Physiology or Medicine 1986for their discoveries of growth factorsStanley Cohen Rita Levi-Montalcini 1922-1909-Vanderbilt University School of Medicine，Nashville,T

40、N,USA Institute of Cell Biology of the C.N.R，Rome,Italy The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1989for their discovery of the cellular origin of retroviral oncogenesJ.Michael BishopHarold E.Varmus1936-1939-University of California,School of Medicine，San Francisco,CA,USA 第四节第四节 信息转导途径相互交互联系信息转导途径相

41、互交互联系 每一条信号转导途径都是由许多蛋白质每一条信号转导途径都是由许多蛋白质组成，如受体、组成，如受体、G蛋白、酶、蛋白激酶、效蛋白、酶、蛋白激酶、效应蛋白质、调节蛋白等。所有这些蛋白质不应蛋白质、调节蛋白等。所有这些蛋白质不仅结构、功能各异，在各组织表达不同，而仅结构、功能各异，在各组织表达不同，而且在细胞内定位也不同。然而细胞内各条信且在细胞内定位也不同。然而细胞内各条信号传递途径之间不是各自为政，相互孤立的，号传递途径之间不是各自为政，相互孤立的，而是相互联系，形成网络。而是相互联系，形成网络。1.一条信息途径的成员，可参与激活或一条信息途径的成员，可参与激活或抑制另一条信息途径。抑

42、制另一条信息途径。2.两种不同的信息途径可共同作用于同两种不同的信息途径可共同作用于同一效应蛋白或同一基因调控区而协同一效应蛋白或同一基因调控区而协同发挥作用。发挥作用。3.一种信息分子可作用几条信息传递途一种信息分子可作用几条信息传递途径。径。*家族性高胆固醇血症：家族性高胆固醇血症：LDL受体缺陷受体缺陷*非胰岛素依赖型糖尿病：非胰岛素依赖型糖尿病：胰岛素受体减少或功能障碍胰岛素受体减少或功能障碍*其他其他:如霍乱和白日咳的发病与如霍乱和白日咳的发病与G蛋白的异常有关蛋白的异常有关第五节第五节 信息转导与疾病信息转导与疾病家族性高胆固醇血症家族性高胆固醇血症是一种常染色体显性遗传病是一种常

43、染色体显性遗传病,属受体异属受体异常性疾病（常性疾病（receptor-based disease），因），因受受体的数量体的数量、结构或调节功能异常结构或调节功能异常，使受体，使受体不能正常介导配体在靶细胞中应有的效应不能正常介导配体在靶细胞中应有的效应所引起的异常。所引起的异常。亨庭通舞蹈症亨庭通舞蹈症亨庭通舞蹈症亨庭通舞蹈症(Huntingtons disease,HD)是一种遗传性神经变性疾病。具有进行是一种遗传性神经变性疾病。具有进行性运动和认知障碍等特征，并可出现痴呆表性运动和认知障碍等特征，并可出现痴呆表现而最终导致死亡。现而最终导致死亡。该病与神经元受体缺乏相关，是与信号该病与神经元受体缺乏相关，是与信号传导失调相关的疾病。传导失调相关的疾病。Thank you for your attention!