1、第二章 细胞的信号转导细胞的信号转导指的是细胞接受外界信号（化学信号分子，又称第一信使或配体） ，通过与细胞膜或细胞内部受体结合，将胞外信号转导为胞内信号（第二信使） ，胞内信号通过各种转导途径最终引起细胞的各种复杂的生物学效应，这个过程称为细胞的信号转导；这些转导途径称之为细胞信号通路。 主要内容化学信号分子（第一信使或配体）受体第二信使与信号通路信号分子 细胞外的信号分子统称为配体（ligand）又称为第一信使。包括亲脂性信号分子；亲水性信号分子；气体性信号分子(NO)。 亲脂性信号分子 主要代表是甾类激素和甲状腺素，可穿过细胞膜进入细胞，与细胞质或细胞核中受体结合形成激素受体复合物，调节
2、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，不能穿过细胞膜，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或蛋白磷酸酶的活性，引起细胞的应答反应。 气体性信号分子(NO) 能进入细胞直接激活效应酶，参与体内众多的生理病理过程。 受体（receptor） 是一种存在于细胞膜或细胞核内的蛋白质，能够识别和选择性结合某种配体（信号分子） ，当与配体结合后，通过信号转导（singal transduction）作用将胞外信号转换为胞内化学或物理信号，以启动一系列过程，最终表现为生物学效应。受体多为糖蛋白，一般至少包括两个功能区域，与配
3、体结合的区域及产生效应的区域，分别具有结合特异性和效应特异性。受体类型细胞核受体：胞外亲脂性信号分子所激活、激素激活的基因调控蛋白（胞内受体超家族） 。 细胞表面受体：酶偶联的受体（生长因子类受体）：如酪氨酸蛋白激酶受体是单次跨膜蛋白。离子通道偶联的受体（ion-channel-linked receptor）G-蛋白偶联的受体（G-protein-linked receptor）：为 7 次跨膜蛋白。Receptors include two classes: glycoproteins细胞核受体的信号通路细胞核受体的本质是激素激活的基因调控蛋白，构成细胞内受体超家族。这类受体一般有三个结构
4、域：位于 C 端的激素结合位点；位于中部的 DNA 结合位点；位于 N 端的转录激活结构域。信号通路：激素类信号分子激活基因调控蛋白，直接活化少数特殊基因转录的，发生迅速；转录产物再活化其它基因产生延迟的放大作用 。酪氨酸蛋白激酶细胞质中的酪氨酸蛋白激酶细胞膜上的受体酪氨酸蛋白激酶及信号通路EGF 受体（表皮生长因子受体）IGF1 受体（胰岛素受体）NGF 受体（神经生长因子受体）PDGF 受体（血小板生长因子受体）FGF 受体（成纤维细胞生长因子受体）VEGF 受体（血管内皮生长因子受体） 受体酪氨酸蛋白激酶及信号通路配体受体受体二聚化受体的自身磷酸化激活 RTK胞内信号蛋白（含有 SH2
5、结构域）启动信号传导；RTK- Ras 信号通路：配体RTK adaptorGRFRasRaf（MAPKKK）MAPKKMAPK进入细胞核其它激酶或基因调控蛋白（转录因子）的磷酸化修钸。离子通道偶联的受体介导的信号通路信号途径特点：（1）受体/离子通道复合体，四次 /六次跨膜蛋白。（2）跨膜信号转导无需中间步骤。（3）主要存在于神经细胞或其他可兴奋细胞间的突触信号传递。（4）有选择性：配体的特异选择性和运输离子的选择性。 G-蛋白偶联的受体1、是细胞表面由单条 7 次跨膜形成的受体；2、N 端在细胞外，C 端在细胞内；3、N 端有糖基化位点，细胞质侧有磷酸化位点。胞外侧有配体结合位点，内侧有
6、G-蛋白结合的位点。G-蛋白G-蛋白全称为鸟苷酸结合蛋白，即三聚体 GTP 结合调节蛋白的简称，位于质膜内侧；1、由 、 三个亚基组成， 二聚体通过共价结合锚于膜上起稳定 亚基的作用。2、 亚基本身具有 GTP 酶活性。G-蛋白起分子开关作用，G-蛋白 亚基与 GDP 结合，处于关闭，当胞外配体与受体结合形成复合物时，导致受体细胞内结构域与 G 蛋白 亚基偶联，并促使 亚基结合的 GDP 被 GTP 交换而被活化，即处于开启状态，从而传递信号。 G-蛋白偶联的受体介导的跨膜信号通路 1、cAMP 信号通路;附：cGMP 信号通路2、磷脂酰肌醇信号通路 cAMP 信号通路细胞外信号与相应受体结合
7、，活化腺苷酸环化酶（AC） ， AC 催化细胞内第二信使 cAMP 的水平变化，cAMP 浓度在细胞内快速调节是细胞快速应答胞外信号改变的重要基础。 cAMP 调控离子通道的通透性或特异地活化 cAMP 依赖的蛋白激酶 A（PKA）而表现不同的效应。cAMP 可被环腺苷酸磷酸二酯酶（PDE）限制性地降解清除。蛋白激酶 A（PKA）的作用PKA 催化底物蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化，从而改变这些蛋白的活性。1、调节细胞代谢：如肾上腺素刺激骨骼肌细胞，从而激活蛋白激酶 A，使与糖原分解有关的酶磷酸化，从而导致分解糖原生成葡萄糖；肾上腺素刺激脂肪组织从而激活蛋白激酶 A，使与脂肪代谢有关的酶磷酸化
8、，导致甘油三酯生成脂肪酸。可见不同靶细胞效应不同。通过 PKA的活化，进而使下游靶蛋白磷酸化，从而影响细胞代谢和细胞行为是细胞快速应答胞外信号的过程。2、调节基因表达cGMP 信号通路细胞外信号与相应受体结合，活化鸟苷酸环化酶（GC） ，GC 催化细胞内第二信使 cGMP 的水平变化，cGMP 浓度在细胞内快速调节是细胞快速应答胞外信号改变的重要基础。 cGMP 调控离子通道的通透性或特异地活化 cGMP 依赖的蛋白激酶（ PKG）而表现不同的效应。cGMP 可被环鸟苷酸磷酸二酯酶限制性地降解清除。磷脂酰肌醇信号通路胞外信号分子G-蛋白偶联受体G-蛋白磷脂酶 C(PLC) PIP 2 1、IP
9、3胞内 Ca2+浓度升高 Ca2+ 结合蛋白(CaM) 细胞反应2、DAG激活 PKC蛋白磷酸化或促 Na+/H+交换使胞内 pH双信使系统磷脂酰肌醇信号通路最大特点是胞外信号分子被膜受体结合后，同时产生两个胞内信使，分别激活两个信号传递途径即 IP3Ca2+和 DGPKC 途径。实现细胞对外界信号的应答，因此把这一信号系统又称为“双信使系统”。 G-蛋白偶联的受体介导的跨膜信号通路总结1、cAMP 信号通路的效应酶是 AC，产生的第二信使是 cAMP， cAMP 活化 PKA附：cGMP 信号通路的效应酶是 GC，产生的第二信使是 cGMP， cGMP 活化 PKG2、磷脂酰肌醇信号通路的效应酶是 PLC，产生的第二信使是 IP3 和 DAG， DAG 激活PKC， IP3 动员胞内 Ca2+浓度升高。
