CHAPTER 6 真核基因表达调控教学讲义.ppt

配体及其功能 配体(Ligand)：能与受体特异性结合的信息物质。如：类固醇激素、甲状腺素等。 功能：多为反式作用因子，当与受体结合后，能与DNA的顺式作用元件结合，调节基因转录。 因此：信息传递的途径就是受体和配体结合，诱导受体蛋白构象变化，使细胞外信号顺利通过质膜进入细胞内，或使受体发生寡聚化而被激活。 G蛋白(G protein) 在细胞内信号传导途径中起着重要作用的GTP结合蛋白，由α，β，γ三个不同亚基组成。 激素与激素受体结合诱导GTP与和G蛋白结合的GDP进行交换，结果激活位于信号传导途径中下游的腺苷酸环化酶。 G蛋白将细胞外的第一信使肾上腺素等激素和细胞内的腺苷酸环化酶催化的腺苷酸环化生成的第二信使cAMP联系起来。G蛋白具有内源GTP酶活性。 信息传递的途径：受体和配体结合 信息传递的途径：受体和配体结合，诱导受体蛋白构象变化，使细胞外信号顺利通过质膜进入细胞内，或使受体发生寡聚化而被激活。 受体活化细胞功能有两条途径： 受体本身或受体结合蛋白具有内源酪氨酸激酶活性，胞内信号通过酪氨酸激酶途径得到传递。 配体与细胞表面受体结合，通过G蛋白介导的效应系统产生介质，活化丝氨酸/苏氨酸或酪氨酸激酶，从而传递信号。 6.3.1 蛋白质磷酸化对基因转录的调控(膜受体) 受cAMP水平调控的A激酶( PKA) C激酶与PIP2(磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸)、IP3和DAG(二酰基甘油) CaM激酶与MAP激酶 酪氨酸激酶途径 6.3.1 受cAMP水平调控的A激酶 依赖于cAMP的蛋白激酶称为激酶A(PKA)，能把ATP上的末端磷酸基团加到某个特定蛋白质的丝氨酸或苏氨酸残基上。 被A激酶磷酸化的氨基酸N端上游往往存在两个或两个以上碱性氨基酸，特定氨基酸的磷酸化就改变了这种蛋白质的特性，从而影响其与转录因子的作用，从而影响基因的表达调控。 cAMP调控的A激酶活性 PKA由两个调节亚基和两个催化亚基组成 调节亚基 催化亚基 cAMP活化糖原磷酸化酶示意图 在肌肉细胞中，激活的PKA可在一秒种内启动糖原磷酸分解为G-1-P，从而抑制糖原的合成。 糖酵解 激活的磷酸蛋白激酶 受cAMP水平调控的A激酶 研究证实：许多转录因子都可以通过cAMP介导的蛋白质磷酸化过程而被激活。 CRE：cAMP-response element，cAMP应答元件，是DNA上的调节区域，是一个顺式作用元件，包含TGACGTCA基本序列。 CRE结合蛋白：cAMP-response element bound protein，CREB，是一个反式作用因子。 CRE：cAMP-response element，cAMP应答元件，是DNA上的调节区域，是一个顺式作用元件，包含TGACGTCA基本序列。 CRE结合蛋白：cAMP-response element bound protein，CREB，是一个反式作用因子。 小结：PKA调控基因转录 激素 G蛋白偶联受体 G蛋白 腺苷酸环化酶 cAMP 依赖cAMP的A激酶 反式作用因子 基因转录 6.3.2 C激酶与PIP2、IP3和DAG 磷酸肌醇级联放大的细胞内信使是磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸(PIP2)的两个酶解产物：肌醇1，4，5-三磷酸(IP3)和二酰基甘油(DAG)。 G蛋白通过活化的受体调控磷酸肌醇酶系统的活性，此类蛋白酶活性是依赖于Ca2+的，因此称为C激酶(PKC)。 C激酶主要实施对丝氨酸/苏氨酸的磷酸化，具有一个催化结构域和一个调节结构域。 6.3.2 C激酶与PIP2、IP3和DAG IP3引起细胞质Ca2+浓度升高，导致C激酶从胞质转运到靠近原生质膜内侧处，并被DAG和Ca2+的双重影响所激活。 DAG激活C激酶的原因：DAG大大提高了C激酶对于Ca2+的亲和力，从而使得C激酶能被生理水平的Ca2+所活化。 6.3.2 C激酶与PIP2、IP3和DAG 外源信号 活化受体 活性G蛋白 活性PKC C激酶与PIP2、IP3和DAG 磷酸化底物 6.3.3 CaM激酶及MAP激酶 Ca2+的细胞学功能主要是通过钙调蛋白激酶(CaM-Kinase)来实现的，它们也是一类丝氨酸/苏氨酸激酶，但仅应答于细胞内Ca2+水平。 MAP激酶(mitogen-activated protein kinase, MAP-Kinase)活性受许多外源细胞生长、分化因子的诱导，也受到酪氨酸蛋白激酶和G蛋白受体系统的调控。 MAP激酶的活性取决于其中仅有一个氨基酸之隔的酪氨酸/丝氨酸残基是否都被磷酸化。 6.3.4 酪氨酸激酶(PTK)途径 PTK包含跨膜受体家族与胞质非受体家族两大类。 跨膜PTK由胞外结合配体结构域、跨膜结构域和细胞质激酶结构域组成，其PTK活性受胞外结构域与配体的调节。 配体与受体