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细胞信号转导:
细胞感受环境信号、把这种信号转导入细胞感受环境信号、把这种信号转导入细胞内,并做出反应的过程。
细胞内,并做出反应的过程。
酵母对邻近细胞释放的交配因子发生反应而形成朝向因子源头的突起shmoos卵子受精引发胞质溶胶钙离子快速增加,并形成从精子进入部位向整个细胞播散的钙波。
这个钙波刺激质膜发生改变,防止其他精子进入,并启动受精卵发育受精中得钙波信号:
信号:
物理性光、温度、压力、辐射等化学性激素、生长因子、细胞因子、神经递质、气体等细胞信号转导:
细胞感受环境信号、把这种信号转导入细胞内,并做出反应的过程。
细胞信号转导是细胞对环境做出反应及细胞之间相互通讯、调控的手段。
细胞对信号的反应:
1.细胞质:
蛋白质活性改变2.细胞核:
基因表达改变-转录出新的或更多的蛋白质细胞信号转导的研究内容对环境作出反应:
皮肤黑素细胞在紫外线照射下黑色素生成增多视网膜视杆细胞的感光作用细胞之间的通讯:
心肌细胞的同步跳动运动神经末梢对肌肉的支配雄激素对靶细胞的作用中性粒细胞的趋化运动上世纪上世纪90年代以来信号转导研究领域年代以来信号转导研究领域获诺贝尔奖的科学家获诺贝尔奖的科学家1991,Nelzer和sokmann:
离子通道1992,Krebs和Fisher:
糖原代谢中蛋白质的可逆磷酸化1994,Gilman和Rodbell:
G蛋白信号传导1998,Palmer,NO的信号传导2003年,Agre和MacKinnon,水通道和离子通道第一节细胞通讯与信号转导的基本知识第二节受体及其信号转导途径第三节细胞信号转导的调节第四节细胞信号转导途径之间的相互作用第一节细胞通讯与信号转导的基本知识一、细胞通讯的分类二、细胞通讯与信号转导系统的构成三、细胞通讯与信号转导的一些特点一、细胞通讯的分类1.接触依赖型2.旁分泌型3.突触型4.内分泌型5.自分泌型6.间隙连接型1.接触依赖型2.旁分泌型3.突触型5.自分泌型4.内分泌型6.间隙连接型GAPJUNCTIONAUTOCRINE细胞通讯的分类细胞通讯的分类(信号发放细胞-靶细胞)1.1.接触依赖型接触依赖型锚着于质膜上的信号分子直接接触靶细胞质膜上受体。
如膜抗原递呈分子被免疫细胞识别。
2.2.旁分泌型旁分泌型信号释放至附近基质,作用于局部。
如生长因子。
3.3.突触型突触型信号为神经递质,释放至突触间隙,作用于突触后膜(另一个神经元)。
如乙酰胆碱与其受体。
4.4.内分泌型内分泌型信号为激素,经血液作用于全身靶细胞。
如性激素与其受体。
5.5.自分泌型自分泌型信号释放至周围基质,作用于自身。
如细胞因子。
6.6.间隙连接型间隙连接型信号经缝隙连接作用于相邻细胞。
如cAMP。
二、细胞通讯与信号转导系统的构成信号转导的基本模式:
细胞外信号分子被细胞的信号接收装置(受体)所感知,然后细胞内的信号转导装置(一系列信号转导蛋白)被依次激活,信号借此逐步传递下去,最后,特定的靶蛋白(参与代谢的酶、基因调节蛋白、细胞骨架蛋白等)被激活,由此引起细胞的各种反应。
二、细胞通讯与信号转导系统的构成信号接收装置信号接收装置信号转导装置信号转导装置靶蛋白靶蛋白信号分子信号分子效应效应二、细胞通讯与信号转导系统的构成信号转导系统的构成:
1.信号接收装置2.信号转导装置3.第二信使信号接收装置:
入室线座(电信号)-膜受体信号转导装置:
座机-转导蛋白信号传出装置:
听筒(声音)-第二信使信号:
黄体生成素细胞:
睾丸间质细胞反应:
雄激素生成增多细细胞胞信信号号转转导导模模式式图图受体受体:
位于细胞膜表面或细胞内部的一类特殊蛋白质,能特异地识别信号分子(配体),并以很高的亲和力与之结合,从而启动细胞内信号转导通路。
1.细胞表面受体(膜受体)其配体为水溶性2.细胞内受体(核受体)其配体为脂溶性信号接收装置-受体receptors信号接收装置-受体receptors1.细胞表面受体(膜受体membranereceptors)其配体为水溶性2.细胞内受体(核受体nuclearreceptors)其配体为脂溶性膜受体种类:
1.离子通道偶联受体存在于电兴奋性细胞(神经、肌肉细胞)之间的突触部位,是神经递质的受体,将化学信号转变为电信号。
如乙酰胆碱受体。
2.G蛋白偶联受体许多激素和神经递质的受体,如肾上腺素受体。
3.酶偶联受体生长因子和细胞因子的受体。
其胞内结构域本身具有酶活性或与酶偶联。
信信号号接接收收装装置置:
膜膜受受体体G蛋白偶联受体蛋白偶联受体离子通道偶联受体离子通道偶联受体酶偶联受体酶偶联受体1、一系列蛋白质2、依次经历活化-失活,构成从膜受体到细胞核之间的信号传导链。
信号转导装置-转导蛋白transductionproteins信信号号转转导导装装置置:
转转导导蛋蛋白白1.接力蛋白-将信号传至相邻下游分子2.信使蛋白-将信号传至细胞内另一亚区3.3.接合蛋白接合蛋白接合蛋白接合蛋白-通过特定结构域偶联其上下分子4.信号放大蛋白信号放大蛋白信号放大蛋白信号放大蛋白-生成大量调节性小分子即第二信使5.信号转换蛋白-将信号转换成另一种形式6.切分蛋白-接收一条线路输出至多条7.整合蛋白-接收多条线路并整合/输出至一条8.潜在基因调节蛋白-膜受体自身活化后移入核内信信号号转转导导装装置置:
转转导导蛋蛋白白图1516接合蛋白接合蛋白接合蛋白接合蛋白信号放大蛋白信号放大蛋白信号放大蛋白信号放大蛋白在细胞内信号途径上某些节点快速大量增多、能迅速将信号播散至各个下游通路的小分子。
又被称为第二信使(胞外信号为第一信使)腺苷酸环化酶(AC)AMPcAMP细胞内信使细胞内信使intracellularmessenger细胞内信使细胞内信使(第二信使第二信使)在细胞内信号途径上某些节点快速大量增多、能迅速将信号播散至各个下游通路的小分子。
信号从信号从转导蛋白转导蛋白经经细胞内信使细胞内信使向下游扩散:
向下游扩散:
G蛋白激活后激活腺苷酸环化酶(AC),导致cAMP大量产生ATPcAMP大量信使分子cAMP迅速扩散,作用于细胞内各部分的其他转导蛋白或靶蛋白.AC信号转导系统信号转导系统信号接收装置:
膜受体信号接收装置:
膜受体LHR信号转导装置:
信号转导装置:
G蛋白蛋白、cAMP依赖的蛋白激酶依赖的蛋白激酶第二信使:
第二信使:
cAMP靶蛋白:
类固醇合成酶系靶蛋白:
类固醇合成酶系SGEs、cAMP反应元件结合蛋白反应元件结合蛋白CREB信号接收装置信号接收装置信号转导蛋白信号转导蛋白细胞内信使细胞内信使(第二信使第二信使)靶蛋白靶蛋白信号信号黄体生成素黄体生成素LH反应反应雄激素雄激素生成增多生成增多三、细胞通讯与信号转导的一些特点1.信号组合及其效应2.信号转导蛋白的“分子开关”特性3.信号蛋白通过特定结构域相互作用4.信号转导复合体的形成1.信号组合及其效应同一细胞对不同的信号(或其组合)有不同的反应EGF:
分裂RA:
分化TNF:
死亡肾上腺素:
特化的生物学行为,如分泌,收缩,糖原分解不同细胞对同一信号如乙酰胆碱有不同反应心肌细胞:
心率及收缩力降低唾液腺细胞:
分泌唾液骨骼肌细胞:
收缩同一细胞对不同的信号(或其组合)有不同的反应不同细胞对同一信号如乙酰胆碱有不同反应1、磷酸化、磷酸化-去磷酸化去磷酸化phosphorylation-dephosphorylation2、G蛋白蛋白(Gprotein)上上GTP-GDP2.信号转导蛋白的“分子开关”特性信号转导蛋白收到上游信号后迅速活化,在活化状态下完成信号向下游传递,然后自身失活,恢复非活化状态,以接收新一次的上游信号。
信号转导蛋白每经历一次活化非活化活化非活化变换,就传导一次信号。
具有这种特征的信号转导蛋白叫作分子开关分子开关。
有两大类型:
磷酸化磷酸化-去磷酸化去磷酸化phosphorylation-dephosphorylation2.信号转导蛋白的“分子开关”特性激酶激酶(kinase)使底物磷酸化使底物磷酸化磷酸酶磷酸酶(phosphotase)使底物去磷酸化使底物去磷酸化每个信号转导蛋白可以是激酶的底物,自身又可以作为激酶,使其他底物磷酸化,从而将信号逐级传递并放大GTP结合蛋白结合蛋白(GTPbindingprotein)2.信号转导蛋白的“分子开关”特性G蛋白就是GTP结合蛋白,能与GTP结合并能水解GTPG蛋白与GTP结合时为活化状态,将信号向下游传递。
GTP被水解成GDP后G蛋白失活。
3.信号蛋白通过特定结构域相互作用许多信号转导蛋白之间可以通过能互相识别的特定结构域发生直接的相互作用,发生聚合,形成三维网络,由此决定信号的传递途径。
这些结构域有相似结构。
3.信号蛋白通过特定结构域相互作用4.信号转导复合体的形成通过形成信号转导复合体,提高信号转导的速度、效率和特异性。
两种形式:
1通过脚手架蛋白把一组转导蛋白组织为一个信号转导复合体。
2激活的受体胞内段暂时性地为多个转导蛋白提供锚定位点,复合体形成。
4.信号转导复合体的形成1.脚手架蛋白把一组转导蛋白组织为一个信号转导复合体2.受体胞内段暂时地为多个转导蛋白提供锚定位点,从而形成信号转导复合体第二节受体及其信号转导途径一、G蛋白偶联受体信号转导途径二、酶偶联受体信号转导途径三、受调蛋白水解依赖的受体信号转导途径四、细胞内受体G蛋白偶联受体(Gprotein-coupledreceptor,GPR)CREBCRE结果:
糖元合成减少分解增多一一.GG蛋白偶联受体激活途径蛋白偶联受体激活途径例如:
肾上腺素促发肌肉细胞糖原分解成葡萄糖G蛋蛋白白偶偶联联受受体体的的激激活活信号分子激活膜受体,受体激活G蛋白(GDP变成GTP)G蛋白激活AC,自己失活(GTP变成GDP).AC产生cAMP,自己失活.AC产生cAMP,cAMP激活A激酶,A激酶激活CREB,CREB结合至CRE,启动基因转录.GPR-cAMP-PKA信号途径GPR-cAMP-PKA信号途径配体可以是激素等受体激活后激活G蛋白,活化G蛋白激活腺苷酸环化酶(AC)AC以ATP为原料,快速大量生成cAMPcAMP激活PKAPKA是激酶,通过使底物发生磷酸化而引起各种生理效应GPR-cAMP-PKA信号途径调节的一些生理活动糖原分解类固醇激素合成G蛋白偶联受体二二.酶偶联受体激活途径酶偶联受体激活途径(受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶)例如:
生长因子促进细胞增殖信号分子结合至膜受体(RTK),受体发生二聚化和磷酸化而激活.Sos激活Ras,活化的Ras将信号传导下去,主要下游途径是MAPK,促进有丝分裂.激活的RTK通过接合蛋白Grb2与Sos结合,形成信号复合体(RTK-Grb2-Sos).RTK-Ras-MAPK信号途径MAPK途径(MAPK:
丝裂原激活蛋白激酶,激活后促进细胞分裂)RTK-Ras-MAPK信号途径配体为生长因子受体聚合为寡聚体自身磷酸化,构象变化通过接合蛋白(含SH2结构域)Grb2和Sos激活RasRas引起MAPKKK-MAPKK-MAPK级联激活最终激活转录因子:
cMyc,cJun,cFos(转录因子结合到基因启动子,促进转录出促增殖蛋白质。
)RTK-Ras-MAPK信号途径调节的一些生理活动青春期骨骺端软骨细胞分裂创伤愈合中的细胞扩增三三.受调蛋白水解依赖的受体信号受调蛋白水解依赖的受体信号转导途径转导途径例如:
肿瘤坏死因子造成细胞死亡膜受体激活,通过接合蛋白激活受体作用蛋白激酶RIP,后者又激活一系列激酶
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- 细胞 通讯 信号 转导