果蝇信号通路总结案例.ppt

信号通路 Signal Pathway 报告人:张逸凡 2011年8月18日 报告内容 信号通路概述 昆虫中重要的信号通路 1.信号通路（signal pathway）概述 高度精确和高效的接受信息的机制完成细胞间的信号传递（signal transduction）的过程成为细胞通讯（cell communication） 生物体的信号分子（signaling molecule）和受体（receptor）种类繁多，细胞内的信息传递是由一个复杂的蛋白质网络系统——信号通路（signal pathway）组成的。 信号通路指能将细胞外的分子信号经细胞膜传入细胞内发挥效应的一系列酶促反应通路。 这些细胞外的分子信号（称为配体，ligand）包括激素、生长因子、细胞因子、神经递质以及其它小分子化合物等。 细胞间的信息传递是跨膜的信号转导，通常包括包括以下步骤： 特定的细胞释放信号分子 信号分子经扩散或血循环到达靶细胞 与靶细胞受体特异性结合 受体对信号进行转换并启动靶细胞内信号系统 靶细胞产生生物学效应 细胞信号分子 生物细胞所接受的信号既可以是物理信号（光、热、电流），也可以是化学信号，但是在有机体间和细胞间的通讯中最广泛的信号是化学信号。 从化学结构来看细胞信号分子包括：短肽、蛋白质、气体分子（NO、CO）以及氨基酸、核苷酸、脂类和胆固醇衍生物等等 。 受体 受体（receptor）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域，与配体结合的区域和产生效应的区域，当受体与配体结合后，构象改变而产生活性，启动一系列过程，最终表现为生物学效应。 受体与配体间的作用具有三个主要特征：①特异性；②饱和性；③高度的亲和力。 蛋白激酶 蛋白激酶是一类磷酸转移酶。 在信号转导中主要作用有两个方面：其一是通过磷酸化调节蛋白质的活性，磷酸化和去磷酸化是绝大多数信号通路组分可逆激活的共同机制，有些蛋白质在磷酸化后具有活性，有些则在去磷酸化后具有活性；其二是通过蛋白质的逐级磷酸化，使信号逐级放大，引起细胞反应。 胞间通信的主要类型 细胞间隙连接（gap junction） 膜表面分子接触通讯 化学通讯 1.2信号通路分类 一是当信号分子是胆固醇等脂质时，它们可以轻易穿过细胞膜，在细胞质内与目的受体相结合； 一是当信号分子是多肽时，它们只能与细胞膜上的蛋白质等受体结合，这些受体大都是跨膜蛋白，通过构象变化，将信号从膜外domain传到膜内的domain，然后再与下一级别受体作用，通过磷酸化等修饰化激活下一级别通路。 当配体特异性地结合到细胞膜或细胞内的受体后，在细胞内的信号又是如何传递的呢？ 细胞内各种不同的生化反应途径都是由一系列不同的蛋白组成的，执行着不同的生理生化功能。各个信号通路中上游蛋白对下游蛋白活性的调节（包括激活或抑制作用）主要是通过添加或去除磷酸基团，从而改变下游蛋白的立体构象完成的。所以，构成信号通路的主要成员是蛋白激酶和磷酸酶，它们能够快速改变和恢复下游蛋白的构象。 从细胞受体接收外界信号到最后做出综合性应答，不仅是一个信号转导过程，更重要的是将外界信号进行逐步放大的过程。受体蛋白将细胞外信号转变为细胞内信号，经信号级联放大、分散和调节，最终产生一系列综合性的细胞应答，包括下游基因表达的调节、细胞内酶活性的变化、细胞骨架构型和DNA合成的改变等。 这些变化并非都是由一种信号引起的，也可以通过几种信号的不同组合产生不同的反应。 1.3 膜表面受体介导的信号传导 离子通道型受体（ion-channel-linked receptor） G蛋白耦联型受体（G-protein-linked receptor） 酶耦联的受体（enzyme-linked receptor）。 1.3.1 离子通道型受体 离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，即配体门通道（ligand-gated channel）。主要存在于神经、肌肉等可兴奋细胞，其信号分子为神经递质。 1.3.2 G蛋白耦联型受体 三聚体GTP结合调节蛋白（trimeric GTP-binding regulatory protein）简称G蛋白，位于质膜胞质侧，G蛋白在信号转导过程中起着分子开关的作用。 由G蛋白耦联受体所介导的细胞信号通路主要包括：cAMP信号通路和磷脂酰肌醇信号通路。 1.3.2.1 cAMP信号途径 在cAMP信号途径中，细胞外信号与相应受体结合，调节腺苷酸环化酶活性，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。 Gs（活化型调节蛋白）调节模型 反应链可表示为： 激素→G蛋白耦联受体