第十七章细胞信号传导

最细期末考试复习必备，第十七章细胞信号传导知识整理，包括：定义、信号转导的元件、重要的信号传导通路、信号转导的特点。

细胞信号传导

• 【定义】
  • 细胞信号传导：细胞对外界的刺激或信号作出反应，通过胞内多种分子相互作用引发一系列有序反应，将细胞外的信息传导到细胞内，调节细胞代谢，增殖，分化，功能活动和凋亡的过程。
• 【信号转导的元件】
  • 一，细胞外信使-第一信使（配体）
    • 可溶性化学信号
      • 作为游离分子在细胞间传递
      • 水溶性化学信号
      • 脂溶性化学信号
        • 
      • 根据作用距离分类
        • ①激素：作用距离最远，内分泌系统化学信号
        • ②细胞因子：属于旁分泌、自分泌系统。
        • ③神经递质：作用距离最短，神经元突触内作用
    • 膜结合性化学信号
      • 需要细胞间接触才能传递信号
      • 相邻细胞可通过膜表面分子的特异性识别和相互作用而传递信号。
        • 
  • 二，受体
    • 【定义】——是细胞膜上或细胞内能识别外源化学信号并与之结合的蛋白质分子，个别糖脂也具有受体作用。
    • 【受体的作用】
      • 一，是识别外源信号分子并与之结合；
      • 二，是转换配体信号，使之成为细胞内分子可识别的信号，并传递至其他分子引起细胞应答。
    • 【种类】
      • 细胞表面受体
        • 
        • 1.离子通道型受体
          • 【结构】
            • 离子通道型受体通常是由多个亚基组成的多聚体，每个亚基具有2，4，或6个跨膜域，亚基在细胞膜上组装成环状的，中间可以通过离子的孔道。
          • 【分类】
            • I型受体超家族（eg：烟碱型乙酰胆碱受体，nAChR）
              • • 乙酰胆碱的结合位点位于α亚基的N末端区域，因此nAchR有两个结合位点
            • II型及III型受体超家族（eg：光受体，嗅神经受体属于II型受体，肌浆网上的Ga+通道属于III型受体）
          • 【特点】
            • a.具有受体和离子通道偶联的特点
            • b.主要在神经系统的突触反应（快速反应）中其控制作用
        • 2.G-蛋白偶联受体（GPCR)
          • 【结构】
            • G蛋白偶联受体成员均为一条多肽链构成的糖蛋白，由400-500个氨基酸残基组成，分为胞外，胞膜及胞内三个区。通过间接调节G蛋白的活性进行信号传导
          • 【功能】
            • 【胞外】——N末端，带有多个糖基化位点；
            • 【胞膜】
              • 1.由七个穿膜的疏水的α-螺旋结构组成
              • 2.穿膜螺旋结构之间有环状结构形成，共有6个（胞内，外各3个）
              • 3.穿膜区的α的螺旋结构片段是受体和配体结合的部位，位于胞质内的，跨膜第五及第六区间的细胞内环则是能被G蛋白识别的区域。
            • 【胞内】——C末端，的丝氨酸，苏氨酸为磷酸化部位，在蛋白激酶的作用下，可结合磷酸基团
          • 【特点】
            • G蛋白偶联受体是膜受体中最大的家族，分布广泛，类型多样，几乎遍布所有细胞。
        • 3.酶联型受体
          • 【特点】
            • 这类受体为单次跨膜受体，胞外有配体结合位点，胞内部分具有酶的活性或者与酶结合的位点。
          • a.酪氨酸蛋白激酶型受体
          • b.鸟苷酸环化酶受体
          • c.丝氨酸/苏氨酸激酶受体
      • 胞内受体
        • 
        • 核受体
    • 【受体与配体结合的特点】
      • 1.高度专一性 2.高度亲和力 3.可饱和性 4.可逆性 5.特定的作用模式-引起特定的生理效应
  • 三，细胞内信使-第二信使
    • 第二信使是指受体被激活后在细胞内产生的，能介导信号转导的活性物质
    • （一）环核苷酸是重要的第二信使
      • 1. cAMP和cGMP的上游信号转导分子——核苷酸环化酶（AC)
        • 
      • 2. 磷酸二酯酶（PDE)催化环核苷酸水解
        • 调节cAMP浓度
      • 3．环核苷酸在细胞内调节蛋白激酶活性
        • cAMP——cAMP依赖性蛋白激酶（PKA）
          • 
        • cGMP——cGMP依赖性蛋白激酶（PKG)
          • 
    • （二）部分脂类衍生物也具有第二信使功能
      • 1.上游信号转导分子——磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C（ PLC）
      • 2.磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）
        • 经过PLC水解生成第二信使
        • 三磷酸肌醇(IP3)
          • 
        • 二脂酰甘油（DAG）
          • 靶分子是蛋白激酶C（PKC）
          • DAG是脂溶性分子，生成后仍留在质膜上。
    • （三）钙离子/钙调蛋白信使体系参与细胞收缩，运动，分泌和分裂等生命重要活动
      • 1.钙离子在细胞中的分布具有明显的区域特征
        • 胞外游离钙浓度高（1.12~1.23mmol/L）；胞液中游离Ca2+的含量极少（0.01~0.1mmol/L），且90%以上储存于胞内钙库（内质网和线粒体内）
      • 2.钙离子的下游信号转导分子——钙调蛋白（CAM）
        • 当细胞中钙离子浓度超过10-6mol/l时，无活性的CAM即可与钙离子结合，使其构象发生改变而被活化，由此激活靶蛋白活靶酶
      • 3.钙离子还有其他的靶分子
        • Ca2+还结合PKC、AC和cAMP-PDE等多种信号转导分子，通过别构效应激活这些分子。
    • （四）NO等小分子也具有信使功能
  • 四，转导过程中的分子开关
    • （一）蛋白激酶催化蛋白质发生磷酸化
      • 蛋白激酶为一类磷酸转移酶，其作用是将ATP的磷酸基转移到底物特定的氨基酸残基上
      • 根据其作用底物蛋白质的氨基酸残基特异性分为
        • ·酪氨酸蛋白激酶（TPK)
          • 膜上-受体型TPK
            • • 这些受体被称为受体型PTK。它们均为单次跨膜蛋白，其胞外为配体结合区，中间有跨膜区，细胞内部分含有PTK的催化结构域
          • 胞质中-非受体型TPK
        • ·丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶
          • 细胞内重要的蛋白丝/苏氨酸激酶包括PKA、PKG、PKC、Ca2+/CaM-PK、PKB（受PIP3调控）、受丝裂原激活的蛋白激酶( MAPK）
    • （二）蛋白磷酸酶催化蛋白质发生去磷酸化
      • 蛋白质磷酸酶与蛋白激酶共同构成了蛋白质活性的开关系统。蛋白磷酸酶对蛋白激酶所引起的变化产生衰减或终止效应
      • ·酪氨酸磷酸酶
      • ·丝氨酸/苏氨酸磷酸酶
    • （三)GTP结合蛋白【G蛋白】通过自身构象的变化激活效应蛋白
      • 【分类】
        • 三聚体G蛋白
          • α亚基
            • 1.与G蛋白偶联受体结合并受其活化调节的部位
            • 2.βγ亚基结合部位
            • 3.GDP/GTP结合部位
            • 4.与下游效应分子相互作用部位
            • 5.具有GTP酶活性
          • βγ亚基
            • 与α亚基形成复合体
        • 低分子量G蛋白（小G蛋白）
          • Ras蛋白
            • Ras蛋白类似于G蛋白的Gα亚基，因其分子量小而被称为小G蛋白，具有GTP酶活性
      • 【意义】——G蛋白通过不同的α亚基的类型可分别与离子通道、腺苷酸环化酶、PLC等各种下游效应分子联系，调节细胞功能。
        • 
      • 【G蛋白作用机制】
        • 霍乱毒素使G蛋白的GTP水解酶失活，使G蛋白维持活化状态
        • • 
• 【重要的信号传导通路】
  • 一，G蛋白偶联受体介导的信号传导通路
    • 【几种重要的通路】
      • （一 ）cAMP-PKA通路
        • 
      • （二） IP3/DAG-PKC通路
        • 
      • （三） Ca2+/钙调蛋白依赖的蛋白激酶通路
  • 二，具有酶活性受体介导的信号传导通路
  • 三，细胞内受体介导的信号通路
• 【信号转导的特点】