生物化学与分子生物学-细胞信号转导

生物化学与分子生物学-细胞信号转导笔记，包括细胞通讯、信号分子与受体、细胞表面整联蛋白介导的信号转导等内容。

细胞信号转导

• 概述
  • 胞外化学信号
    • 可溶型信号分子作为游离分子在细胞间传递
    • 膜结合型信号分子需要细胞间信号接触
  • 受体接收信号
    • 细胞内受体
      • 接收脂溶性信号分子
    • 膜受体
      • 接收水溶性信号分子
    • 受体配体相互作用特点
      • 1||| 高度专一性
      • 2||| 高度亲和力
      • 3||| 可饱和性
      • 4||| 可逆性
        • 结合可逆
      • 5||| 特定的作用模式
  • 信号转导交叉调控形成信号转导网络
• 胞内信号转导分子(第二信使、酶、调节蛋白)
  • 受体及信号转导分子传递信号的基本方式
    • 1||| 改变下游信号转导分子构象
    • 2||| 改变下游信号转导分子的细胞内定位
    • 3||| 信号转导分子复合物的形成或解聚
    • 4||| 改变小分子信使的细胞内浓度或分布
  • 第二信使
    • 总论
      • 特点
        • 1||| 第二信使在完整细胞内的浓度和分布可在细胞外信号的作用下迅速改变
        • 2||| 第二信使的类似物可以起到模拟细胞外信号的作用
        • 3||| 阻断该分子的变化可以阻断细胞对相应外源信号的反应
        • 4||| 作为别构效应剂下游有相应的靶蛋白
      • 作用方式
        • 1||| 上游信号分子使第二信使的浓度和分布迅速变化
        • 2||| 小分子信使的浓度可以迅速降低
        • 3||| 小分子信使激活下游的信号转导分子
    • 个论
      • 环核苷酸cAMP、cGMP
        • 上游是腺苷酸环化酶AC/鸟苷酸环化酶GC
        • 下游是蛋白激酶，但不是唯一靶分子
          • cAMP—蛋白激酶A，cGMP—蛋白激酶G
        • 磷酸二酯酶PDG催化环核苷酸水解
      • 脂类第二信使
        • [磷脂酰肌醇激酶]PI-K催化[磷脂酰肌醇]PI的磷酸化
        • [磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C]PLC可将[磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸]PIP2分解成DAG和IP3
        • DAG脂溶性，生成后仍停留在质膜上
        • IP3是水溶性分子，可在细胞内扩散至内质网或肌质网膜上，与受体结合(钙离子通道)，促进钙离子释放，局部钙浓度升高
      • 钙离子
        • 钙离子胞内分布具有明显的区域性
          • 90%在钙库(内质网线粒体)，胞内维持低钙
        • 钙离子下游是钙调蛋白，但不是唯一靶分子
      • NO等小分子
        • 精氨酸—[一氧化氮合酶]→瓜氨酸+NO
  • 酶
    • 蛋白激酶-蛋白磷酸酶→磷酸化-去磷酸化
      • 蛋白丝/苏氨酸激酶
        • PKA、PKG
        • PKC
        • Ga2+/GaM-PK
        • PKB
        • 丝裂原激活的蛋白激酶MAPK
          • 底物大多数是转录因子、蛋白激酶
          • MAPK级联激活是多种信号通路的中心环节
      • 蛋白酪氨酸激酶PTK
        • 部分膜受体具有PKT功能
        • 细胞内有多种非受体型PTK
  • 调节蛋白
    • G蛋白
      • 以αβγ三聚体形式存在于细胞质膜内侧
        • α亚基有GTP酶活性
        • β和γ亚基紧密结合形成二聚体，主要作用是与α亚基形成复合体并定位于质膜内侧
        • G蛋白的GTP/GDP结合状态决定信号的传递
          • 低分子量G蛋白是信号转导通路中的转导分子
    • 衔接蛋白与支架蛋白
      • 信号转导通路交叉环节是由多种分子聚集形成的[信号转导复合物来完成的]
        • 衔接蛋白
          • 连接上游和下游信号转导分子形成信号转导复合物
        • 支架蛋白
          • 一般分子量较大，可同时结合同一信号转导通路中的多个转导分子
• 受体介导的胞内信号转导
  • 细胞内受体
    • 胞内受体多为转录因子，没有激素存在时与抑制性蛋白质(如热激蛋白)形成复合物阻止受体与DNA结合，信号分子脂溶性：类固醇激素、甲状腺激素、维甲酸、Vd等
      • 受体在核内
        • 激素被转运到核内，形成激素-受体复合物
      • 受体在核外
        • 1||| 激素在胞质内结合受体，导致受体构象变化
        • 2||| 受体与热激蛋白分离，暴露出核内转移部分和DNA结合部分
        • 3||| 激素-受体复合物核内转移，并结合与其靶基因临近的激素反应元件上
        • 4||| 激素受体复合物再与启动子区域的基本转录因子及其他特异性转录调节分子作用，改变细胞基因表达谱
  • 膜表面受体
    • 离子通道受体
      • 化学信号→电信号
        • N乙酰胆碱受体
    • GPCR
      • 七跨膜受体，N端在膜外，C端在膜内
        • 通过G蛋白和小分子信使介导信号转导
    • 酶偶联受体
      • 蛋白激酶偶联受体
• 信号转导的基本规律和复杂性
  • 基本规律
    • 信号的传递和终止涉及许多双向反应
    • 细胞信号在传递过程中被逐级放大
    • 细胞信号转导通路既有通用性又有专一性
  • 复杂性
    • 一种细胞外信号分子可通过不同的信号转导通路影响不同的细胞
    • 受体与信号转导通路有多样性组合
    • 一种信号分子并不一定只参与一条通路的信号转导
    • 一条信号通路的功能分子可影响和调节其他通路
    • 不同信号转导通路可参与调控相同的生物学效应
    • 细胞内特殊事件可以启动信号转导或调节信号转导