第15章细胞信号转导1.ppt

第15章 细胞信息转导 细胞通讯（cell communication）是体内一部分细胞发出信号，另一部分细胞（target cell）接收信号并将其转变为细胞功能变化的过程。 细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及效应的全过程称为信号转导（signal transduction）。 第一节 细胞信号转导概述 一、细胞外化学信号有可溶性和膜结合型两种形式 生物体可感受任何物理、化学和生物学刺激信号，但最终通过换能途径将各类信号转换为细胞可直接感受的化学信号（chemical signaling）。 化学信号可以是可溶性的，也可以是膜结合形式的。 （一）化学信号通讯存在从简单到复杂的进化过程 化学信号通讯是生物适应环境不断变异、进化的结果。 多细胞生物细胞间的联系 （二）可溶性分子信号作用距离不等 多细胞生物与邻近细胞或相对较远距离的细胞之间的信息交流主要是由细胞分泌的可溶性化学物质（蛋白质或小分子有机化合物）完成的。它们作用于周围的或相距较远的同类或他类细胞（靶细胞），调节其功能。这种通讯方式称为化学通讯。 根据体内化学信号分子作用距离，可以将其分为三类： 无论是激素还是细胞因子，在高等动物体内的作用方式都具有网络调节特点。 网络调节使得机体内的细胞因子或激素的作用都具有一定程度的冗余和代偿性，单一缺陷不会导致对机体的严重损害。 （三）细胞表面分子也是重要的细胞外信号 细胞通过细胞膜表面的蛋白质、糖蛋白、蛋白聚糖与相邻细胞的膜表面分子特异性地识别和相互作用，达到功能上的相互协调。这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯，也是一种细胞间直接通讯。 属于这一类通讯的有：相邻细胞间粘附因子的相互作用、T淋巴细胞与B淋巴细胞表面分子的相互作用等。 二、细胞经由特异性受体接收细胞外信号 受体（receptor）是细胞膜上或细胞内能识别外源化学信号并与之结合的成分，其化学本质是蛋白质，个别糖脂 。 受体的作用： 　一是识别外源信号分子，即配体（ligand）； 　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。 受体与信号分子结合的特性： 可逆性 （二）受体既可以位于细胞膜也可以位于细胞内 受体按照其在细胞内的位置分为： 三、信号分子结构、含量和分布变化是信号转导网络工作的基础 膜受体介导的信号向细胞内，尤其是细胞核的转导过程需要多种分子参与，形成复杂的信号转导网络系统。 构成这一网络系统的是一些蛋白质分子（信号转导分子，signal transducer）和小分子活性物质（第二信使，second messenger）。 在细胞中，各种信号转导分子相互识别、相互作用将信号进行转换和传递，构成信号转导通路（signal transduction pathway）。 不同的信号转导通路之间发生交叉调控（crosstalking），形成复杂的信号转导网络（signal transduction network）系统 。 细胞在转导信号过程中所采用的基本方式包括： 小分子细胞内信使的特点： 细胞内的第二信使在信号转导过程中的主要变化是浓度的变化，催化它们生成的酶和催化它们水解的酶都会受到膜受体信号转导通路中的信号转导分子的调节。 (一）环核苷酸是重要的细胞内第二信使 目前已知的细胞内环核苷酸类第二信使有cAMP和cGMP两种。 1．核苷酸环化酶催化cAMP和cGMP生成 2．细胞中存在多种催化环核苷酸水解的磷酸二酯酶 细胞内有水解cAMP和cGMP的磷酸二酯酶（phosphodiesterase，PDE）； PDE对cAMP和cGMP的水解具有相对特异性；如，PDE2可水解cGMP和cAMP， cAMP特异性PDE有PDE3和PDE4。 3．环核苷酸在细胞内调节蛋白激酶活性 环核苷酸作为第二信使的作用机制：cAMP和cGMP在细胞可以作用于蛋白质分子，使后者发生构象变化，从而改变活性。 蛋白激酶是一类重要的信号转导分子，也是许多小分子第二信使直接作用的靶分子。 蛋白激酶A是cAMP的靶分子 cAMP作用于cAMP依赖性蛋白激酶（cAMP-dependent protein kinase，cAPK），即蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）。 蛋白激酶G是cGMP的靶分子 cGMP作用于cGMP依赖性蛋白激酶（cGMP-dependent protein kinase，cGPK），即蛋白激酶G（protein kinase G，PKG）。 4．蛋白激酶不是cAMP和cGMP的唯一靶分子 一些离子通道也可以直接受cAMP或cGMP的别构调节。 （二）脂类也可作为胞内第二信使 具有第二信使特征的脂类衍生物: 磷脂酶和磷脂酰肌醇激酶催化脂类第二信使生成 催化