细胞通讯与信号传递

《细胞生物学简明教程（黄百渠，曾宪录版）》第四章第二节细胞通讯与信号传递笔记，介绍了两种细胞信号传递方式和细胞信号传递的基本特征等知识，内容详细可做期末复习用。

4.2细胞通讯与信号传递

• 1.细胞通讯与细胞识别
  • 细胞通讯
    • 指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞，并产生相应反应的过程
  • 包括
    • 细胞间隙连接
      • 细胞间的直接通讯方式
    • 细胞识别
      • 细胞间接触依赖性通讯
      • 指细胞通过其表面信号分子（受体）与另一细胞表面的信号分子（配体）选择性地相互作用，最终产生细胞应答的过程
    • 化学通讯
      • 是多细胞生物普遍采用的通讯方式
      • 根据作用范围分
        • 内分泌
          • 低浓度
          • 全身性
          • 长时效
        • 旁分泌
          • 细胞分泌的信号分子通过扩散作用作用于邻近的细胞 包括各类细胞因子和气体信号分子如NO
        • 突触信号发放
          • 神经递质
        • 自分泌
          • 信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞，常见于癌变细胞
  • 细胞信号分子
    • 指外界信号（如光，电，化学分子）与细胞表面受体作用，通过影响细胞内信使的水平变化，进而引进细胞应答反应的一系列过程
    • 细胞间通讯最广泛的信号是化学信号
      • 从化学结构
        • 短肽，蛋白质，气体分子（CO,NO）及氨基酸，核苷酸，脂质和胆固醇衍生物
    • 分类
      • 依据产生和作用方式
        • 内分泌激素
        • 神经递质
        • 局部化学介导因子
        • 气体分子
      • 依据溶解性
        • 脂溶性
        • 水溶性
    • 特点
      • 特异性
        • 只能与特定的受体结合
      • 高效性
        • 有赖于细胞的信号主机放大系统
      • 可被灭活
        • 保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳
  • 受体
    • 是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子物质，多为糖蛋白
    • 一般至少包括两个功能区
      • 与配体结合的区域
      • 产生效应的区域
    • 受体与配体间的作用的主要特征
      • 特异性
      • 饱和性
      • 高度亲和力
    • 根据靶细胞上受体存在部位分
      • 细胞内受体
        • 介导亲脂性信号分子的信息传递
      • 细胞表面受体
        • 介导亲水性信号分子的信息传递
  • 第二信使与分子开关
    • 提出者认为细胞外信号（第一信使）作用于细胞表面，而导致产生胞内第二信使，激发一系列生化反应，最后产生效应。
    • 指细胞表面受体接受细胞外信号转换而来的细胞内信号
    • 包括
      • cAMP,cGMP,肌醇三磷酸（IP3）,二酰基甘油（DG）
    • 作用
      • 对胞外信号转换和放大
    • 作用方式
      • 直接作用
      • 间接作用
        • 第二信使通过活化蛋白激酶，诱导一系列蛋白质磷酸化，最后引起细胞效应
        • Ca2+被称为第三信使，因为它的释放有赖于第二信使
    • 特点
      • 受第一信使调节
      • 间接作用是主要方式
      • 多数在细胞膜上形成
      • 仅在细胞内起作用
    • 开关蛋白
      • 是细胞内信号传递中作为分子开关的蛋白质
      • 分两类
        • 开关蛋白活性由蛋白激酶（PKA）是指磷酸化，由蛋白磷酸酯酶使之去磷酸化而关闭
        • 开关蛋白由GTP结合蛋白组成面结合GTP和活化，结合GDP而失活
• 2.通过细胞内受体介导的信号转导
  • 细胞内受体
    • 本质是激素激活的基因调控蛋白
    • 配体与受体结合，将导致抑制性蛋白啊解离，从而使受体暴露出DNA结合位点而被激活
    • 有三个结合域
  • 甾类激素
    • 亲脂性小分子
  • NO作用机制
• 3.通过细胞膜表面受体介导的信号转导
  • 主要三类
    • 离子通道型受体
      • 存在于可兴奋细胞（神经细胞，肌细胞）
    • G蛋白偶联型受体
    • 酶偶联型受体
    • 存在于大多数细胞
  • 离子通道型受体
    • 配体们通道
  • G蛋白偶联型受体（GPCR）
    • G蛋白是三聚体GTP结合调节蛋白的简称（分子开关）
    • 位置
      • 质膜胞质侧
    • 7次跨膜蛋白
    • 介导的细胞信号通路主要包括
      • cAMP信号通路
        • 通过第二信使cAMP水平的变化，将细胞外信号转变为细胞内信号
        • 组分
          • 激活型激素受（Rs）或抑制性激素受体（Ri）
          • 活化型调节蛋白（Gs）或抑制型调节蛋白（Gi）
          • 腺苷酸环化酶（跨膜12次）：在Mg2+或Mn2+的存在下，腺苷酸环化酶催化ATP生成cAMP
          • 蛋白激酶A
          • 环腺苷酸磷酸二酯酶：可降解cAMP生成5’-AMP，起终止信号作用
        • Gs调节模型
          • 反应链
            • 激素-G蛋白偶联型受体-G蛋白-腺苷酸环化酶-cAMP-以来cAMP的蛋白激酶A-基因调控蛋白-基因转录
            • Gi调节模型
        • Gi调节模型
      • 磷脂酰肌醇信号通路
        • 过程
          • 胞外信号分子与细胞表面G蛋白偶联型受体结合
          • 激活质膜上的磷脂酶C（PLC-β）
          • 质膜上的4,5-磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）水解成1,4,5-肌醇三磷酸（IP3）和二酰基甘油（DG）
          • 胞外信号转换为胞内信号
          • 双信使系统
        • IP3信号的终止是通过去磷酸化形成IP2，或被磷酸化形成IP4
      • 其他G蛋白偶联型受体
        • 化学感受器中的G蛋白，视觉感受器中的G蛋白
  • 酶偶联型受体
    • 分两种
      • 本身具有激酶活性
      • 本身没有酶活性，但可以连接非受体酪氨酸激酶
    • 共同点
      • 通常为单次跨膜蛋白
      • 接受配体后发生二聚化而激活，启动下游信号转导
    • 包括六类
      • 受体酪氨酸激酶
      • 酪氨酸激酶连接的受体
      • 受体酪氨酸磷酸酯酶
      • 受体丝氨酸、苏氨酸激酶
      • 受体鸟苷酸换华美和组氨酸激酶连接的受体
  • 由细胞表面整联蛋白介导的信号传递
• 4.细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
  • 细胞信号传递的基本特征
    • 趋同或驱异
    • 既有专一性，又有相似性（作用机制）
    • 信号放大，但放大作用受适度控制
    • 细胞产生适应
      • 降低表面受体数目
      • 快速钝化受体（受体本身脱敏）
  • 蛋白激酶的网络整合信息
    • 由蛋白激酶形成的整合信息网络原则上可调节细胞任何特定的过程
    • 蛋白激酶的网络整合信息是不同信号通路之间实现信号交谈的一种重要方式
• 5.可控蛋白降解与信号转导
  • Wnt信号途径
  • Notch信号途径
  • Hedgehog信号途径
  • 子主题