细胞信号转导的分子机制教材分析.ppt

离子通道受体 G-蛋白偶联受体 单跨膜受体 细胞内受体 细胞膜受体 受体 特性 离子通 道受体 　　G-蛋白偶联受体 　单次跨膜受体 配体 神经递质 神经递质、激素、趋化因子、外源刺激（味，光） 生长因子 细胞因子 结构 寡聚体形成的孔道 单体 具有或不具有催化活性的单体 跨膜区段数目 4个 7个 1个 功能 离子通道 激活G蛋白 激活蛋白酪氨酸激酶 细胞 应答 去极化与超极化 去极化与超极化调节蛋白质功能和表达水平 调节蛋白质的功能和表达水平，调节细胞分化和增殖 三类膜受体的结构和功能特点 一、 细胞内受体多通过分子迁移传递信号 位于细胞内的受体多为转录因子，与相应配体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，在转录水平调节基因表达。 能与该型受体结合的信号分子有类固醇激素、甲状腺素、维甲酸和维生素D等。 当激素进入细胞后，如果其受体是位于细胞核内，激素被运输到核内，与受体形成激素-受体复合物。 如果受体是位于胞质中，激素则在胞质中结合受体，导致受体的构象变化，与热激蛋白分离，并暴露出受体的核内转移部位及DNA结合部位，激素-受体复合物向核内转移，穿过核孔，迁移进入细胞核内，并结合于其靶基因邻近的激素反应元件上。 结合于激素反应元件的激素-受体复合物再与位于启动子区域的基本转录因子及其他的特异转录调节分子作用，从而开放或关闭其靶基因，进而改变细胞的基因表达谱。 不同的激素-受体复合物结合于不同的激素反应元件。 核受体结构及作用机制示意图 激素反应元件举例 激素举例 受体所识别的DNA特征序列 肾上腺皮质激素 5’ AGAACAXXXTGTTCT 3’ 3’ TCTTGTXXXACAAGA 5’ 雌激素 5’ AGGTCAXXXTGACCT 3’ 3’ TCCAGTXXXACTGGA 5’ 甲状腺素 5’ AGGTCATGACCT 3’ 3’ TCCAGTACTGGA 5’ 二、离子通道受体将化学信号转变为电信号 离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体，它们的开放或关闭直接受化学配体的控制，被称为配体-门控受体通道（ligand-gated receptor channel）。 配体主要为神经递质。 乙酰胆碱受体的结构与其功能 乙酰胆碱受体结构 乙酰胆碱结合部位 离子通道 顶部观 侧面观 乙酰胆碱受体功能模式图 离子通道受体信号转导的最终作用是导致了细胞膜电位改变，即通过将化学信号转变成为电信号而影响细胞功能的。 离子通道型受体可以是阳离子通道，如乙酰胆碱、谷氨酸和五羟色胺的受体；也可以是阴离子通道，如甘氨酸和γ-氨基丁酸的受体。 三、G蛋白偶联受体通过G蛋白和小分子信使介导信号转导 G蛋白偶联受体（GPCR）得名于这类受体的细胞内部分总是与三聚体G蛋白结合，受体信号转导的第一步反应都是活化G蛋白。 G蛋白偶联受体（GPCR）在结构上为单体蛋白，氨基端位于细胞膜外表面，羧基端在胞膜内侧，其肽链反复跨膜七次，因此又称为七次跨膜受体。 GPCR是七跨膜受体（serpentine receptor） （一）G蛋白偶联受体介导的信号转导通路具有相同的基本模式 信号转导途径的基本模式 ： 配体+受体 ＋ G蛋白 效应分子 第二信使 靶分子 生物学效应 G蛋白循环 活化的G蛋白的α亚基主要作用于生成或水解细胞内第二信使的酶，如AC、PLC等效应分子（effector），改变它们的活性，从而改变细胞内第二信使的浓度。 可以激活AC的G蛋白的?亚基称为??s（s 代表stimulate）；反之，称为?i（i代表inhibit）。 G?种类 效应分子 细胞内信使 靶分子 as AC活化↑ cAMP↑ PKA活性↑ ai AC活化↓ cAMP↓ PKA活性↓ aq PLC活化↑ Ca2+、IP3、DAG↑ PKC活化↑ at cGMP-PDE活性↑ cGMP↓ Na+通道关闭 哺乳动物细胞中的G?亚基种类及效应 （二）不同G蛋白偶联受体可通过不同通路传递信号 2. 蛋白磷酸酶衰减或终止蛋白激酶诱导的效应 蛋白质磷酸酶(phosphatidase)使磷酸化的蛋白分子发生去磷酸化，与蛋白激酶共同构成了蛋白质活性的调控系统。 无论蛋白激酶对于其下游分子的作用是正调节还是负调节，蛋白磷酸酶都将对蛋白激酶所引起的变化产生衰减或终止效应。 蛋白磷酸酶衰减或终止蛋白激酶诱导的效应 PTK PTK 无活性 活化 P 自我磷酸化 PTP PTP S S P 无活性 活化 Src family PTK 无活性 Src family PTK PTP P PTK 活化 活化信号 抑制信号 根据蛋白磷酸酶所作用的氨基酸残基而分类： 蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶 蛋白酪氨酸磷酸酶 个别的蛋白磷酸酶具有双重作用，即可同时作用于酪氨酸和丝/苏氨酸