第七章：真核基因表达调控.ppt

磷酸化是指由蛋白质激酶催化的把ATP或GTP上γ位 的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基上的过程， 其逆转过程是由蛋白质磷酸酶催化的，称为蛋白质 去磷酸化。 1． 蛋白质磷酸化在细胞信号转导中的作用 (1). 在胞内介导胞外信号时具有专一应答特点。这种共价修饰调节方式显然比变构调节较少受胞内代谢产物的影响。 (2).蛋白质的磷酸化与脱磷酸化控制了细胞内已有的酶“活性”。这种方式能对外界刺激做出更迅速的反应。 (3).对外界信号具有级联放大作用； (4).蛋白质的磷酸化与脱磷酸化保证了细胞对外界信号的持续反应。 2. 蛋白激酶的种类与功能 根据底物蛋白质被磷酸化的氨基酸残基的种类可分为： 第一类为丝氨酸/苏氨酸型。 第二类为酪氨酸型。被磷酸化的是底物的酪氨酸残基。 第三类是组氨酸型。 细胞受刺激以后，通过蛋白质磷酸化及一系列级联放大过程将胞外信号转化为细胞内信号，从而引起广泛的生理反应。 根据是否有调节物来分又可分成两大类： ?1.信使依赖性蛋白质激酶:包括胞内第二信使或调节因子依赖性蛋白激酶及激素（生长因子）依赖性激酶两个亚类； 2.非信使依赖型蛋白激酶。 ※细胞间信息物质是由细胞分泌的调节靶细胞生命活动的化学物质的统称，又称作第一信使。 如生长因子、细胞因子、胰岛素等 在细胞内传递信息的小分子物质，如：Ca2+、IP3、DAG、cAMP、cGMP等。 返回 ※第二信使(secondary messenger) 信使依赖型蛋白激酶 非信使依赖型蛋白激酶 3.受体分子活化激酶的途径 蛋白激酶是信号传递的载体，不同激酶的活化具有不 同的途径，受体偶联G蛋白途径和蛋白激酶受体途径是 两种重要方式，通过这两种途径胞外信息被传递入胞 内，活化相应的蛋白激酶，激活特定转录因子，发挥 转录调控作用。 蛋白激酶受体途径和受体偶联G蛋白途径参与信号转导过程 偶联G蛋白途径（依赖于胞内信使） 蛋白激酶A（PKA）、蛋白激酶C（PKC） 蛋白激酶受体途径： 酪氨酸蛋白激酶（PTK） 7.4.1.1、受cAMP水平调控的A激酶(PKA) 属于受体偶联G蛋白途径，第二信使是cAMP 结构特点：非活性PKA由4个亚基组成，2个为调节亚基，2个为催化亚基，调节亚基与cAMP结合，使催化亚基释放活化 PKA能磷酸化底物蛋白的特异丝氨酸或苏氨酸残，改变蛋白的酶活性 由PKA介导活化的转录因子常与基因5’端常特定DNA序列TGACGTCA结合，该序列被称为cAMP应答元件（CRE） 被A激酶磷酸化的蛋白质其N端上游往往存在两个或两个以上碱性氨基酸，特异氨基酸的磷酸化（X-Arg-Arg-X-Ser-X）改变了这一蛋白的酶活性。这一酶活性代表了绝大多数细胞中cAMP所引起的全部反应。PKA全酶由4个亚基组成(R2C2）包括两个相同的调节亚基（R）和两个相同的催化亚基（C）。全酶的分子量为150-170kD。 ? C亚基具有催化活性，R亚基具有调节功能，有两个cAMP结合位点。R亚基对C亚基具有抑制作用，所以，R和C聚合后的全酶（R2C2）无催化活性。R亚基与cAMP的结合导致C亚基解离并表现出催化活性。 激素与其受体在肌肉细胞外表面相结合，诱发细胞质cAMP的合成并活化A激酶，再将活化磷酸基团传递给无活性的磷酸化酶激酶，活化糖原磷酸化酶，最终将糖原磷酸化，进入糖酵解并提供ATP。 7.4.1.2 C激酶（PKC）和PIP2、IP3和DAG 属于受体偶联G蛋白途径，第二信使是Ca2+和二酰基甘油（DAG） 磷脂酰二磷酸（PIP2 ）分解为磷脂酰肌醇三磷酸（ IP3 ）和DAG 由于IP3所引起的细胞质Ca2+浓度升高，使PKC移位到细胞膜内侧与DAG 作用。 DAG提高PKC对Ca2+的亲和力，同时解除PKC调节亚基的抑制 PKC包含一个催化结构域和一个调节结构域，主要磷酸化丝、苏氨酸 IP3及DAG的生成 PKC活化示意图 7.4.1.3 酪氨酸蛋白激酶（PTK）途径 酪氨酸激酶是以激酶被磷酸化位点为酪氨酸为特点，按 结构可分为两类： 受体酪氨酸激酶（RPTK）：为跨膜蛋白，表皮生长因子（EGF）、胰岛素样生长因子（IGF）等细胞因子的受体都属于这一类，由胞外结合配体结构域 、跨膜区和胞内激酶结构域组成 胞质非受体酪氨酸激酶：有与受体酪氨酸激酶同源的激酶结构域，包括Src家族、Tec家族、ZAP70家族、JAK家族等 几种跨膜型酪氨酸激酶 受体酪氨酸激酶的胞外区是结合配体结构域，配体是可溶性或膜结合的多肽或蛋白类激素，包括胰岛素和多种生长因子。胞内段是酪氨酸蛋白激酶的催化部位。 配体（如EGF）在胞外与受体结合并引起构象变化