第八章 细胞信号转导34601幻灯片.pptVIP

细胞信号转导 第一节 概述 一、细胞通讯 细胞通讯（cell communication）是指一个细胞发出的信息通过介质传递到另一个细胞并与靶细胞相应的受体相互作用，然后通过细胞信号转导产生胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。 内分泌（endocrine）：内分泌细胞分泌的激素随血液循环输至全身，作用于靶细胞。 特点： ①低浓度； ②全身性； ③长时效。 旁分泌（paracrine）：细胞分泌的信号分子通过扩散作用于邻近的细胞。包括：①各类细胞因子；②气体信号分子（如：NO） 自分泌（autocrine）：信号发放细胞和靶细胞为同类或同一细胞，常见于病理状态下，如肿瘤细胞。 通过化学突触传递神经信号（neuronal signaling）：神经递质（如乙酰胆碱）由突触前膜释放，经突触间隙扩散到突触后膜，作用于特定的靶细胞。 细胞间接触依赖性通讯 细胞间直接接触，通过与质膜结合的信号分子影响其他细胞。 包括细胞-细胞黏着、细胞-基质黏着。 细胞识别（cell recognition）：是指细胞通过其表面信号分子（受体）与另一细胞表面的信号分子（配体）选择性地相互作用，最终产生细胞应答的过程，也称膜表面分子接触通讯 ①同种同类细胞间的识别； ②同种异类细胞间的识别； ③异种异类细胞间的识别; ④异种同类细胞间的识别。 细胞间隙连接（gap junction） 动物相邻细胞间形成间隙连接以及植物细胞间通过胞间连丝使细胞间相互沟通，通过交换小分子来实现代谢耦联或电耦联。 通过胞外信号介导的细胞通讯发生过程： ①产生信号的细胞合成并释放 信号分子； ②运送信号分子至靶细胞； ③信号分子与靶细胞受体特异 性结合并激活受体； ④活化受体启动胞内一种或多 种信号转导途径； ⑤引发细胞功能、代谢或发育改变； ⑥信号解除并导致细胞反应终止。 信号分子：是细胞信息的载体，种类繁多。 化学信号 亲脂性信号分子：主要是甾类激素和甲状腺素，可穿过细胞膜进入细胞，与细胞内受体结合形成激素-受体复合物，进而调节基因表达 亲水性信号分子：包括神经递质、生长因子、局部化学递质和大多数激素，不能穿膜，只能通过与靶细胞表面受体结合，再经信号转换机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶的活性，引起细胞的应答反应。 气体性信号分子(NO)：迄今发现的第一个气体信号分子，能进入细胞直接激活效应酶。“明星分子”。 物理信号：声、光、电和温度变化等。 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。 多为糖蛋白，少数是糖脂、糖蛋白和糖脂复合物。 根据靶细胞上受体存在的部位，分为： 所有受体均含2个功能域： ①结合配体的功能域：具有结合特异性。 ②产生效应的功能域：具有效应特异性。 不同信号可产生相同效应： 第二信使与分子开关 20世纪70年代，Sutherland等提出激素作用的第二信使学说：胞外物质（第一信使）不能进入细胞，它作用于细胞表面受体，导致产生胞内第二信使，从而激发一 系列生化反应，最后 产生一定的生理效应， 第二信使的降解使其 信号作用终止。 第一信使：水溶性的细胞外信号分子（如神经递质）不能穿过靶细胞膜，只能经膜上的信号转换机制实现信号传递。 第二信使：第一信使与受体作用后在胞内最早产生的信号分子。如cAMP、cGMP、Ca2+、二酰甘油（DAG）、1,4,5-肌醇三磷酸（IP3）等。 分子开关（molecular switches）：在细胞内一系列信号传递的级联反应中，控制反应的激活和失活状态的蛋白分子。 GTPase开关蛋白 GTPase超家族包括三聚体G蛋白和单体G蛋白，如Ras和类Ras蛋白。 鸟苷酸交换因子（GEF）介导开关蛋白由失活态→活化态。 GTPase促进蛋白（GAP）和 G蛋白信号调节子（RGS）促 进GTP水解；鸟苷酸解离抑制 物（GDI）抑制GTP水解。 蛋白激酶 磷酸化改变蛋白质电荷并改变构象，改变蛋白与配体的结合，导致蛋白活性的增加或降低； 反应不可逆。 二、信号转导系统及其特性 细胞表面受体介导的信号途径由以下4步骤组成： 细胞表面受体特异性识别细胞外信号分子； 第一信使通过适当的分子开关实现信号跨膜导； 信号传递到胞内效应器（蛋白）， 引发胞内信号放大的级联反应 ； 由于信号分子失活，细胞反应 终止或下调。 负责信号传递的蛋白 ①转承蛋白：负责将信息传给信号链的下一组分； ②接头蛋白：连接信号蛋白； ③分歧蛋白：将信号从一条途径传播至另一途径； ④放大和转导蛋白：介导产生信号级联反应； ⑤整合蛋白：从2条或多条信号途径接受信号并整合后传递下去 ⑥传感蛋白：不同信号形式的转换 ⑦信