6细胞通讯

信号产生细胞发出的信息通过配体传递到靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生靶细胞内一系列生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应的过程。，一起来看看细胞通讯的详细介绍吧。

细胞通讯

• 概念：信号产生细胞发出的信息通过配体传递到靶细胞并与其相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生靶细胞内一系列生理生化变化，最终表现为靶细胞整体的生物学效应的过程。
  • 三种方式
    • 细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯，多细胞生物普遍采用的通讯方式
    • 细胞间接触性依赖的通讯
    • 通过间隙连接 (gap junction) (动物细胞)、胞间连丝 (植物细胞)，交换小分子实现通讯。
  • 信号分子
  • 受体
    • 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。一般包括 结合配体的功能域、产生效应的功能域
  • 第二信使
    • 认为人体内各种含氮激素（蛋白质、多肽和 氨基酸衍生物）都是通过细胞内的环磷酸腺 苷(cAMP)而发挥作用的。首次把cAMP叫做 第二信使，激素等为第一信使。
      • 已知的第二信使种类很少，但却能转递多种 细胞外的不同信息，调节大量不同的生理生 化过程，这说明细胞内的信号通路具有明显 的通用性
    • 在细胞内产生的非蛋白类小分子，通过其浓度变化应答胞外信号与细胞表面受体的结合，调节细胞内酶和非酶蛋白的活性，从而在细胞信号转导途径中行使携带和放大信号的功能
  • 分子开关
    • GTPase超家族
      • G蛋白从外界接受信息，进行调整，集合，放大，再传递到细胞内的功能器上，从而控制最基本的生命过程，起到信息转换器的作用。一旦G蛋白的结构发生变化，就会导致疾病。
    • 靶蛋白磷酸化和去磷酸化
      • 通过蛋白激酶（protein kinase）使靶蛋白磷酸化，通过蛋白磷酸水解酶（protein phosphatase)使靶蛋白去磷酸化，从而调节靶蛋白的活性
    • 钙调蛋白结合或解离Ca2+
• 细胞内受体介导的信号转导
  • 细胞核内受体及其对基因表达的调节
    • |类固醇激素、视黄酸、维生素D、甲状腺素等 小分子亲脂性信号分子的受体在细胞核内
    • 受体蛋白含有400-900氨基酸残基
    • 中部结构域高度保守，富含Cys
  • NO作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合
• G蛋白偶联受体（GPCR）介导的信号转导
  • G蛋白
    • 三聚体GTP结合调节蛋白。
    • 由GαGβGγ三个亚基组成， Gβ和Gγ以异二聚体形式存在。 Gα与异二聚体都通过共价结合的脂分子锚定在质膜上。
    • Gα具有GTPase活性，是分子开关蛋白。当配体与受体结合，三聚体解离，发生GDP与GTP交换，游离的Gα -GTP处于活化的开启状态，导致结合并激活效应器蛋白，从而传递信号。
    • Gα -GTP水解形成Gα -GDP时，处于失活状态，终止信号传递并导致三聚体重新装配，系统恢复。
  • G蛋白偶联受体的结构与激活
  • G蛋白偶联受体所介导的细胞信号通路
    • 激活离子通道的信号通路
    • 激活或抑制腺苷酸环化酶的信号通路
      • • 通过AC(adenylyl cyclase, 腺苷酸环化酶)活性的变化调节靶细胞内 第二信使cAMP的水平，进而影响信号通路的下游事件，这是真核 细胞应答激素反应的主要机制之一。
        • ]Rs：肾上腺素β受体、胰高血糖素受体、后叶加压素受体、促黄体 生成素受体、促卵泡激素受体、促甲状腺素受体、促肾上腺皮质激 素受体、肠促胰酶激素受体等
        • Ri：肾上腺素α2受体、阿片肽受体、乙酰胆碱M受体、生长素释放 抑制因子受体等。
      • cAMP作为第二信使的信号通路
        • 为什么不同的信号分子通过类似的机制会 引发多种不同的细胞反应？
      • 激活磷脂酶C、以IP3和DAG作为双信使的信号通路
        • 双信使系统(double messenger system)：以磷脂酰肌醇代谢为基础的信号通路在胞外信号被膜受体结合后，同时产生两个胞内信使，分别激活两种不同的信号通路，即IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，实现细胞对外界信号的应答，这种信号系统称为双信使系统。
        • IP3-Ca2+信号通路
          • 依靠内质网膜上的IP3门控Ca2+通道把内质网储存的Ca2+释放到细胞质基质 所有真核细胞内Ca2+动员的主要途径。
          • 钙调蛋白(calmodulin, CaM)
            • 是真核细胞中普遍存在的Ca2+应答蛋白，分子量1.67x10^4，由148个氨基酸组成的单肽链，等电点为4.3，是酸性蛋白质。 含有4个结构域，每个结构域可结合1个Ca2+。
            • 本身无活性，与Ca2+结合后活化，再激活靶酶，此过程受Ca2+浓度控制，反应可逆。
        • DAG-PKC信号通路
          • PKC是Ca2+和磷脂酰丝氨酸依赖性的丝氨酸/苏氨酸蛋白质激酶，具有广泛的作用底物，参与许多生理过程，包括细胞分泌、肌肉收缩、细胞增殖、分化等。
• 酶联受体介导的信号转导
  • 被配体激活即具有酶活性并将信号放大，又称催化性受体。按照受体的细胞内结构域是否具有酶活性将此类受体分为两大类:缺少细胞内催化活性的酶联受体,和具有细胞内催化活性的受体
  • 与G蛋白偶联受体相比，酶联受体信号转导的反应比较慢(通常要几小时)， 并且需要许多细胞内的转换步骤
  • 受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路
    • RTK蛋白
      • 二聚体化(dimerization)：配体结合受体后，导致受体二聚体化，形成 同源或异源二聚体。一次跨膜的酶联受体被激活的普遍机制
      • 自磷酸化(autophosphorylation)：二聚体化后，激活受体的酪氨酸激 酶活性，磷酸化受体胞内肽段的一个或多个酪氨酸。自磷酸化进一步 引发构象改变，有利于结合ATP或者其他蛋白质(Src同源区)。
    • Ras蛋白
      • 生长因子受体结合蛋白GRB2
        • Sos（图中蛋白质）。活化的RTK激活Ras蛋白
      • Ras蛋白激活Raf(丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，即MAPKKK)途径
  • 蛋白激酶的网络整合信息
    • 由两类受体介导的细胞内平行的信号通路与它们之间的网络关系