第16章：细胞信号传导

细胞信号转导是指细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用，直至细胞生理反应所需基因开始表达、各种生物学效应形成的过程。现已知道，细胞内存在着多种信号转导方式和途径，各种方式和途径间又有多个层次的交叉调控，是一个十分复杂的网络系统。

第16章 细胞信号传导

• 细胞通讯
  • 类型
    • 细胞间隙连接
      • 连接子
      • 利于相邻同型细胞协同作用
    • 膜表面分子接触通讯
    • 化学通讯
      • 自分泌
      • 旁分泌
      • 内分泌
• 信号分子
  • 分类
    • 根据化学本质
      • 亲水性信号分子
      • 亲脂性信号分子
      • 气体分子
    • 根据部位
      • 细胞间信号分子（配体）
        • 神经递质
          • 乙酰胆碱（Ach)
          • 1,25-(OH)2D3
        • 激素（第一信使）
        • 局部化学介质
      • 细胞内信号分子（第二信使）
        • 小分子物质
          • cAMP,cGMP,DAG(二酰甘油）,IP3（肌醇三磷酸）,CA2+
          • 反应：浓度迅速改变
          • 作用：作为变构剂影响蛋白质构象
          • 代谢酶
            • 核苷酸环化酶
              • 存在于靶细胞细胞膜
            • 磷脂酶C（PLC）：PIP2→DAG+IP3
          • 靶分子
            • cAMP---蛋白激酶A（PKA）
              • 与激酶调节亚基结合，使催化亚基解离而激活
            • cGMP---蛋白激酶G（PKG）
            • DAG---蛋白激酶C（PKC）
            • IP3——蛋白激酶C（PKC）
              • 内质网Ca2+流出
            • Ca2+---钙调蛋白（CaM）、蛋白激酶C（PKC）
              • Ca泵
                • 细胞膜
                • 线粒体
                • 内质网
        • 蛋白质
          • 蛋白激酶
            • 丝（Ser）/苏（Thr）氨酸激酶
              • cAMP,cGMP——PKA,PKG
              • DAG（二酰甘油）——PKC
              • 钙调蛋白（CaM）
            • 酪（Tyr）氨酸激酶
              • 受体型
              • 胞浆
              • 核内（转录因子）
          • G蛋白
            • 异源三聚体G蛋白
              • 与7次跨膜受体结合
              • α（具GTP酶活性），β，γ亚基三聚体存在于细胞膜内侧
            • 低分子量G蛋白——Ras家族
              • 调节Ras活性因子
                • GTPase 激活蛋白——GTP→GDP
                • 鸟苷酸交换因子（GEF）——GDP→GTP
          • 衔接蛋白（又称接头蛋白）
            • 发挥作用结构基础——结构域
          • 转录因子
            • 结合位置——基因
            • 功能：调控基因转录
        • 信号传导分子基本变化
          • 结构变化（蛋白质）
            • 构象改变
            • 复合物形成/解聚
          • 含量变化（小分子物质）
            • 浓度改变
            • 细胞内定位
• 受体
  • 分类
    • 细胞膜受体
      • 离子通道受体
        • 分布：可兴奋细胞
        • 信号分子：神经递质
        • 环状结构蛋白质
        • 分类
          • 阳离子通道
            • 乙酰胆碱，谷氨酸，5-羟色胺受体
          • 阴离子通道
            • 甘氨酸，γ-氨基丁酸受体
        • 作用：变构→通道开放→膜电位变化
      • G蛋白偶联型受体
        • 七次跨膜
        • G蛋白
          • 外周蛋白，α、β、γ三个亚基
          • G蛋白及其效应分子
      • 酶偶联型受体
        • 蛋白酪氨酸激酶型受体
          • 酪氨酸蛋白激酶活性
          • 结构
            • 胞外区
            • 跨膜区
            • 膜内区
          • 作用机制
            • 受体+配体→二聚化→激活包内区蛋白酪氨酸激酶→自身磷酸化→衔接蛋白募集下游信号分子→下游信号传导
          • 与细胞增值、分化、分裂、癌变有关
        • 酪氨酸激酶连接酶型受体
          • 自身无蛋白酪氨酸激酶活性
          • 机制
            • 受体+配体→二聚化→与蛋白酪氨酸激酶偶联→启动下游
          • 配体：细胞因子
        • 鸟氨酸环化酶酶型受体
          • 受体+配体→二聚化/四聚化
    • 细胞内受体
      • 位于胞液或细胞核
      • 本质：DNA结合蛋白（转录因子）
      • 结构
        • 高度可变区
          • 转录调控
        • DNA结合区
          • 具锌指/亮氨酸拉链等结构，与DNA结合
        • 铰链区
          • 与转录因子结合，触发受体向核内移动
        • 激素结合区
          • 与配体结合，使受体二聚化
  • 生物特点
    • 高度亲和力
    • 高度专一性
    • 可逆性
    • 饱和性
• 主要的信息传递途径
  • 一、细胞膜受体介导的信息传递途径
    • G蛋白偶联受体介导
      • cAMP-PKA途径
        • cAMP-PKA途径
        • 举例
          • 胰高血糖素机制
          • 霍乱致病机制
            • 霍乱毒素
              • A亚单位
                • 进入细胞膜→与ADP-R结合→激活Gs蛋白→持续激活腺苷酸环化酶→cAMP浓度↑→PKA持续激活→肠道上皮离子通道持续开放→腹泻
              • B单位
                • 结合细胞膜上GM1受体
      • IP3/DAG-PKC途径
        • IP3/DAG-PKC途径
    • 酶偶联型受体介导
      • 受体型蛋白酪氨酸激酶（PTK）途径
        • 受体型蛋白酪氨酸激酶（PTK）途径
        • EGFR-Ras-MAPK途径
          • MAPK
            • 丝裂原激活的蛋白激酶
            • 蛋白丝（Ser）/苏（Thr）氨酸激酶
          • Grb2（生长因子结合蛋白）
            • 结构域
              • SH2——结合磷酸化PTK
              • SH3（x2）——结合SOS
          • EDFR-Ras-MAPK途径
      • cGMP-PKG途径
        • 配体：心房钠尿肽（ANP）、NO
      • JAK-STAT途径
        • 配体：干扰素、白介素
        • 受体：蛋白质酪氨酸激酶结合型受体
        • 效应蛋白：细胞内蛋白质酪氨酸激酶（JAK）
      • NK-κB途径、TGF-β途径
  • 二、细胞内受体介导的信息传递途径
    • 胞内受体
      • 核内受体
      • 胞浆内受体
    • 配体
      • 类固醇激素
      • 甲状腺激素
• 细胞信号传导一般步骤
  • 细胞释放信息物质
  • 信息物质到达靶细胞
  • 与受体特异性结合
  • 启动细胞内信使系统
  • 产生生物学效应
• G蛋白偶联受体一般机制
  • 配体+受体→G蛋白→酶→小分子第二信使→蛋白激酶→酶/其他功能蛋白→生物学效应
• 调节细胞增值和肥大
• 硝酸甘油治疗心绞痛→在体内转化为NO