1、,信号转导途径Signal transduction pathways,一、信号转导途径的基本概念,（一）细胞信号转导 （二）细胞外调节物质 ：内分泌激素、神经递质 和神经肽旁分泌和自分泌局部活性物质。 配体(ligand)；激动剂(agonist). （三）受体 （四）蛋白激酶和蛋白磷酸酶。 （五）细胞功能反应：长期作用 短期作用。,（三）受体 1、离子通道型受体：如nACh受 体，GABA受体等,2、G蛋白偶联受体: 7个跨膜螺旋结构。 膜外C端肽：肽链被多糖修饰； 跨膜区：膜外区是与配体结合部位； 膜内肽链N端是G蛋白偶联区，具有可 被磷酸化的丝/苏氨酸残基。,G蛋白耦联的膜受体有 50
2、0 个以上， 包括-和-肾上腺素受体，乙酰胆碱 M受体，5-羟色胺受体，腺苷受体， 嗅受体,视紫红质受体和肽类受体等。,（1）G蛋白（A）G蛋白的组成：1亚单位，1单位和1亚 单位。 紧密结合在一起。失活的G蛋白 以GDP-异三聚体形式存在。G蛋白激活：激动剂与受体结合，使G蛋白的与分离，GDP-变为GTP-。G蛋白失活：G蛋白有内在的GTP酶活性，水解GTP, 使GTP-变成GDP-。,G有4个家族： Gi，Gs，Gq , G12/13。形成Gi途径，Gs途径，Gq途径, 12/13途径。分别调节代谢酶，离子通道，转录机制，运动、收缩机制，分泌机制和学习记忆胚胎发育。,（B）G蛋白介导的信号
3、途径 （a）c-AMP-蛋白激酶A途径 （b）c-GMP-蛋白激酶G途径 （c）磷酸肌醇途径 （d）细胞内钙信号途径 （e）MAPK途径,（f）G直接激活K通道，调节心率；,B. 单聚GTP结合蛋白 (GTP-binding protein)，小G蛋白,小G蛋白是单聚GTP结合蛋白。 包括Ras调节生长、分化； Rho （RhoAD、E、F，Cdc42， Rac）调节肌纤蛋白，细胞骨 架； Rab，ARF 调节小泡的运输等。,Ras是分子开关： 由鸟苷酸交换因子（GEF）激活， GDPRas GTPRas。 GTPRas被 GTP酶激活蛋白（GAPs）去磷酸变 成GDPRas而失活。,3、多肽
4、生长因子受体 （1）酪氨酸蛋白激酶受体（Receptor tyrosin kinase RTK）生长因子 受体。内在的酪氨酸蛋白激酶的 活性和酪氨酸自身磷酸化位点。 PKA等丝/苏氨酸蛋白激酶作用位 点。,配体与受体结合后，形成二聚体 激活受体自身的酪氨酸蛋白激酶，使受体与接合体蛋白结合（adapter protein）然后启动Ras-MAPK的信号传导途径。,接合体蛋白：Sch，Grb2 和Nck。含有SH2和SH3构域。 SH2与含有磷酸化酪氨酸蛋白质结合，SH3与富含脯氨酸区域结合，介导Ras-MAPK的激活。SH是Src同源构域（Scr homology domain SH）,Sch（
5、SH2-domain containing adapter protein）中的SH2与RTK中的磷酸化酪氨酸结合后, Shc本身被RTK的酪氨酸激酶磷酸化，通过Grb2中的SH2与磷酸化Sch结合,也和磷酸化酪氨酸的RTK结合，因此，Sch-Grb2复合物便被募集到RTK上，与Sos(鸟苷酸激活因子）结合，激活Ras，从而启动Ras-MAPK途径。,Src是第一个被发现具有酪氨酸蛋白激酶活性的癌蛋白质。 Src家族有9个成员，由c-src、c-yes、c-lyn、c-fyn、c-ick、c-blk、c-fgr、c-hck和c-yrk等原癌基因编码表达的癌蛋白，是非受体型酪氨酸蛋白激酶。有SH
6、1、SH2 、SH3和SH4同源区。SH1是酪氨酸蛋白激酶的活性中心，有自身磷酸化位点；SH2和SH3是Src与其他大分子相结合的位点；SH4与Src在细胞膜内侧的定位密切相关。,（2）细胞因子受体 与免疫或造血细胞的信号传导有关。 细胞因子：白细胞介素（IL）、干扰素 （IFN）、集落刺激因子（CSF）、生长 激素（GH）等。 无激酶结构区，不具有酪氨酸蛋白激酶 的活性。,受体与配体结合后生成二聚体，募集胞浆内的Src家族（Lck、Lyn、Fyn等）的酪氨酸蛋白激酶，使细胞因子受体中的酪氨酸残基磷酸化，然后接合体蛋白Shc和Grb2等募集到细胞因子受体上，激活SOS，再激活Ras-MAPK途
7、径。,受体与配体结合后生成二聚体，募集胞浆内的酪氨酸蛋白激酶如JAK，使受体与JAK的酪氨酸残基被磷酸化，然后，启动JAK-STAT信号传导途径，影响细胞的生长、分化和凋亡等。,（四）蛋白激酶和蛋白磷酸酶 （1）蛋白激酶 催化蛋白质的磷酸化。 (A) 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，磷酸化蛋 白质的丝氨酸或苏氨酸残基； (B) 酪氨酸蛋白激酶，磷酸化蛋白质的 酪氨酸； (C) 双重激酶，既磷酸化丝氨酸/苏氨 酸，也磷酸化酪氨酸。,丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的活性受第二信使如cAMP, cGMP, Ca2+，IP3和二酰基甘油的调节，如cAMP-依赖蛋白激酶、cGMP-依赖蛋白激酶、 Ca2+ 和钙调蛋白-
8、依赖蛋白激酶、二脂酰甘油（DAG）激活的蛋白激酶C。,二、信号转导途径的类型,（一） G蛋白介导信号转导途径 （二） 丝裂素活化蛋白激酶途径 （三）JAK-STAT途径 （四）心房钠尿肽鸟苷酸环化酶途径,（一） G蛋白介导信号转导途径1、受体-G蛋白-cAMP-蛋白激酶A途径 肾上腺素与受体结合，形成复合物，激 活Gs，后者激活腺苷酸环化酶（AC）， 催化ATP转化成cAMP，激活cAMP依赖 蛋白激酶A（PKA）。,霍乱毒素催化ADP-核糖加到Gs的亚基。持续激活Gs，导致腺苷酸环化酶持续激活。 cAMP持续升高，小肠腔面的刷毛缘膜上氯通道开放，引起Cl-Na+ 和水进入小肠腔内，结果导致持
9、续性腹泻，这是霍乱的特征。,抑制性配体与它的受体（如2受体）结合，激活Gi，Gi抑制腺苷酸环化酶活性。,PKA的功能：激活磷酸化酶激酶(PhosK)使糖原分解；增加心肌细胞Ca2+内流，加强心肌收缩力；调节转录因子；cAMP激活Rap1,从而激活MAPK途径；PKA抑制Raf1，抑制MAPK途径。,2、受体-G蛋白-DAG/PKC途径 配体与受体结合激活 Gq，后者激活磷脂酶C （PLC），水解磷脂酰二磷酸肌醇为IP3和 DAG，IP3使贮存的内Ca2释放， Ca2 和DAG激活PKC。,PKC有10种同型异构体,PKC的功能PKC调控细胞分裂、增殖甚至癌变。PKC直接激活Raf，激活MAPK
10、途径。Gq通过PYK2间接激活MAPK途径。,3、受体-G蛋白-DAG/PKC途径配体与受体结合激活 Gq，后者激活磷脂酶C （PLC），水解磷脂酰二磷酸肌醇为IP3和 DAG，IP3使贮存的内Ca2释放， Ca2 与钙调素结合（CaM），形成CaM-Ca2复合物，再激活依赖CaM的蛋白激酶而发挥调节作用 。,通过第二信使调节离子通道 视觉传导通过cGMP介导离子通道：视杆细胞外段的cGMP门控Na+通道，在暗处，cGMP含量升高，使Na+通道激活开放，Na+内流去极化；光激活视紫红质受体后，激活Gt，增加cGMP磷酸二脂酶活性，分解cGMP，使cGMP浓度下降，cGMP激活的Na+通道关闭，
11、杆细胞超极化，形成感受器电位。,(二) 丝裂素活化蛋白激酶（Mitogen- activated protein kinase MAPK） 途径 1、MAPK信号转导途径的组成： MAPK，MKK和MKKK三个成 分。,MAPK 有12个成员，是丝氨酸/苏氨酸激酶被 MKK激活；MKK 有7个成员，是苏氨酸/酪氨酸激酶（双重 激酶）使MAPK磷酸化，它被MKKK磷酸 化而激活；MKKK 有14个成员，是丝氨酸/苏氨酸激酶，被 小G蛋白激活，激活后磷酸化MKK而使 MKK激活。,激活MAPK途径的因子：生长因子，细胞因子，激素、神经递质，应激因子（射线、高渗条件，热休克等）。,MAPK的底质：
12、细胞核的转录因子； 细胞核外的底质：蛋白磷酸酶，磷脂酶 和细胞骨架相关蛋白等。MAPK的功能： 调控细胞的生长、增殖、分化，细胞凋 亡和对环境应激刺激的适应。,2、MAPK信号转导途径有3条：（1）ERK1/2途径（Extracellular signal-regulated kinase pathway）（2）JNK途径（C-Jun NH2-terminal Kinase，JNK Pathway） （3）P38途径,（1）ERK1/2途径, ERK1/2的底质： 胞浆： S6激酶，P90rsk, PLA2(分解花生四烯 酸生成PG和 IL)；EGFR，微管相关蛋 白MAP1；Tau蛋白等。
13、细胞核内：磷酸化转录因子：Elk, Ets1, Sapla, C-Myc, Tal, STAT等;, ERK1/2被MEK1和MEK2激活。 MEK失活时，将ERK1/2扣留在胞浆 内，ERK激活后，与MEK分离，并 转入细胞核内调节转录活性。, ERK失活：磷酸化的ERK被磷酸 酶（MKP1,3,4）水解去磷酸化而 失活。 ERK1/2的功能：调节细胞生长、 分化、细胞周期、细胞存活和抗 凋亡作用。, 激活ERK1/2途径的受体： A、酪氨酸激酶受体（Receptor tyrosine kinase, RTK） B、细胞因子受体（Cytokine receptor CR） C、G蛋白偶联受体
14、上（GPCR）,A、酪氨酸激酶受体（Receptor tyrosine kinase, RTK）,EGFR，PDGFR，胰岛素受体等。单一跨膜序列，细胞外构域被糖基化，细胞内构域具有酪氨酸蛋白激酶活性。生长因子与酪氨酸激酶受体结合，使受体二聚化，并使胞内二聚体的酪氨酸残基自我磷酸化而使RTK激活。自我磷酸化的 RTK 成为接合体蛋白SH2和 SH3高亲和力的接合位点(docking site)，并被磷酸化。,通过Grb2中的SH2和SH3构域，与小G蛋白的激活因子（鸟苷酸交换因子）Sos结合，使Sos激活，从而激活小G蛋白Ras，Ras再激活Raf1,始动Raf1 MEK1/2 ERK1/2途
15、径。,B、细胞因子受体（Cytokine receptor CR）通过酪氨酸激酶Src激活CR。 CR本身不具有酪氨酸激酶构域，因此不能自身磷酸化，要靠Src家族（Lck，Lyn，Fyn等）酪氨酸激酶磷酸化CR。CR磷酸化后募集接合体蛋白Shc，Grb2 等到受体上，激活Sos，再激活Ras。,通过JAK激酶激活受体。 细胞因子与CR结合，使CR与JAK相 互作用，导致CR和JAK的酪氨酸残 基被磷酸化而激活，激活的JAK可募 集Shc，Grb2到CR上从而激Ras。,C、G蛋白偶联受体（GPCR） 1、Gi G PI3K Shc 2、Gq/11 Lyn/Csk SyK Shc 3、Gq/11
16、 PLC PYK2 Shc,（2）JNK途径（C-Jun NH2-terminal Kinase,JNK Pathway） JNK的底质： 全在细胞核内的转录因子，C-Jun， ATF2，Elk1，P53，DPC4，NFAT4， 磷酸化这些转录因子增强转录活性。,JNK途径的激活因子：应激因子（射线、高渗条件，热休克，氧自由基等），NTF，EGF等，作用在细胞表面受体NTFR，GPCR，RTK，CR等可能通过Rho（Rac，Cdc42）小G蛋白激活JNK途径。PKC MEKK MKK JNK.,JNK的功能：调节细胞的生长、分 化、细胞生存和凋亡。JNK的失活： 磷酸酶M3/6和MKP-1使磷
17、酸化 的JNK去磷酸化而失活。（3） P38途径,P38途径的激活因子：紫外线、渗透性休克、热休克，脂多糖、蛋白质合成抑制剂，缺血、再灌注，氧自由基、IL-1，TNF，GPCR等。这些应激因子可能通过小G蛋白Rho家族Cdc42、Rac-1和接合体蛋白Nck激活P38途径；也可通过PKC激活P38途径。,P38底质： 细胞核内转录因子：ATF-2，Elk1，Chop， Max，c-MYCP38功能：调节细胞因子的生成和细胞凋亡。P38失活：磷酸酶M3/6 使磷酸化的P38去磷酸化而失活。,（三）、JAK-STAT途径（Janus kinase-signal transducer and act
18、ivator of transcription pathway）,生长激素、催乳素、促红细胞生成素和细胞因子等受体本身不是酪氨酸蛋白激酶，但是，当这些受体激活时，它们与胞内的酪氨酸蛋白激酶形成复合物，引起细胞效应。,细胞因子与受体结合引起受体二聚化，与JAK结合并磷酸化受体，也磷酸化JAK。JAK与受体形成复合物，复合物与STAT结合使STAT磷酸化，磷酸化的STAT形成STAT二聚体，转入细胞核调控基因转录。,（四）心房钠尿肽-鸟苷酸环化酶途径心房钠尿肽与受体结合，激活鸟苷酸环化酶，不需要G蛋白参与。激活的鸟苷酸环化酶使cGMP水平升高，激活cGMP依赖蛋白激酶PKG, 磷酸化蛋白质底物，引起细胞效应，如降低平滑肌和血小板的细胞内Ca2+浓度。一氧化氮（NO）激活可溶性鸟苷酸环化酶，使cGMP水平升高。,谢 谢 ！,
