第三章__蛋白激酶與信號(hào)傳導(dǎo)1

1、1.細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的主要方式：蛋白質(zhì)磷酸化2.蛋白質(zhì)磷酸化位點(diǎn)： Ser/Thr、Tyr、His3.磷酸化催化作用機(jī)理：蛋白激酶的作用4.蛋白激酶類(lèi)型： 環(huán)核苷酸依賴(lài)的蛋白激酶（PKA、PKG）； 磷脂依賴(lài)的蛋白激酶（PKC、PKB）； 鈣鈣調(diào)蛋白調(diào)節(jié)的蛋白激酶； 核糖體S6蛋白激酶（RSK）： 周期蛋白依賴(lài)的蛋白激酶（cdk）（cdk，cdc2-激酶)； 絲裂原激活的蛋白激酶(MAPK)； MAPK激酶（MAPKK）及MAPKK 激酶（MAPKKK）； 酪蛋白激酶和糖原合成酶激酶3（GSK-3）； 跨膜受體SerThr蛋白激酶； 其他SerThr蛋白激酶等。蛋白質(zhì)激酶：Ser-OH 、Thr-

2、OH酪氨酸蛋白激酶：Tyr-OH 第一節(jié)：蛋白激酶第一節(jié)：蛋白激酶A (PKA)一、蛋白激酶A的特征：PKA: cAMP依賴(lài)性蛋白激酶作用： 代謝的調(diào)控、細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)組成： 兩個(gè)催化亞基(C) 、兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基(R) C2R2四聚體二、PKA的分類(lèi)R亞基： I 類(lèi)(RI)： RI 49 kD ， RI 、 RI II 類(lèi)(RII)： RII 55 kD ， RII 、 RIIC亞基：C、C、C ，40 kD PKA全酶：R2C2 180 kD三、PKA的結(jié)構(gòu)：1. C亞基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： N-端有一個(gè)ATP結(jié)合區(qū)，富含甘氨酸序列: GXGXXGX16K 在Lys72和Glu91形成離子對(duì) Ala 7

3、0 與腺苷酸的識(shí)別有關(guān) 催化中心位于分子中部，具有結(jié)合多肽底物和催化磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的作用 R165DLK168PEN171氨基酸殘基構(gòu)成一個(gè)環(huán)，其中D166(Asp)是磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)。 K168(Lys)具有穩(wěn)定中間態(tài)和降低活化能的作用 Asp184是金屬離子結(jié)合位點(diǎn)2. R亞基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： R亞基分為3個(gè)結(jié)構(gòu)域 N端是二聚化結(jié)構(gòu)域，負(fù)責(zé)和另一個(gè)R亞基的聚合 C端有兩個(gè)cAMP結(jié)構(gòu)域，分為A、B結(jié)構(gòu)域。A結(jié)構(gòu)域結(jié)合cAMP較慢、B結(jié)構(gòu)域是優(yōu)先結(jié)合cAMP的位點(diǎn) 在二聚化結(jié)構(gòu)域和cAMP結(jié)構(gòu)域之間為：假底物模體(在RI) 或真底物模體(在RII)，其氨基酸組成：RRNAIS (RI) / RR

4、VSVC (RII)四、PKA功能：C亞基具有催化活性，它識(shí)別底物為RRXS/T 和RXS/T，在接受磷酸基團(tuán)S/T的羧基端的氨基酸為蔬水氨基酸。在測(cè)定PKA活性時(shí)，肝丙酮酸激酶的底物：肯普肽(kemptide) , LRRASLG是很好的底物，若七肽的S改為A，則轉(zhuǎn)變?yōu)橐种苿亞基是cAMP結(jié)合的靶蛋白，在PKA的四聚體中，它作為“假底物”而抑制C亞基發(fā)揮催化作用,只有當(dāng)cAMP結(jié)合R亞基后，解離狀態(tài)的C亞基才有催化作用五、PKA的分布I 類(lèi)主要存在于非神經(jīng)細(xì)胞，尤其在骨骼肌和心肌最為豐富。II 類(lèi)主要存在于神經(jīng)細(xì)胞中。靶向假說(shuō)：靶向假說(shuō)：targeting hypothesis 磷酸化事

5、件至少部分地接受了蛋白激酶在細(xì)胞中定位的調(diào)控。蛋白激酶的定位對(duì)其功能的發(fā)揮有重要的作用.PKA的定位有關(guān)的“錨蛋白” (AKAP) 能跟RII亞基結(jié)合，使得PKA定位于不同的部位。第二節(jié)、蛋白激酶 C (PKC) 是一種Ser/Thr 蛋白激酶，日本學(xué)者Nishizuka 1977年，首先發(fā)現(xiàn)存在于鼠腦細(xì)胞中。受甘油二酯（DG）和Ca2+的激活，因?yàn)槠涫艿紺a2+的激活而被命名為蛋白激酶CDG是細(xì)胞對(duì)多種胞外刺激作用的第二信使，是肌醇磷酸脂或膽堿磷酸脂在磷酸脂酶水解而產(chǎn)生的到目前，已發(fā)現(xiàn)PKC有12種亞型，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和激活劑的不同可以分為3類(lèi)：PKC的分類(lèi)：n常規(guī)型PKC （Conventi

6、onal PKC, cPKC）: 包括、I、II、 四種亞型。需要：Ca2+、DG(甘油二酯)、PS(磷脂酰絲氨酸)n新型PKC （novel PKC, nPKC） 、五種亞型。需要：DG、PS3.非典型PKC （atypical PKC, aPKC） 、 三種亞型。只需要 PS激活。第三節(jié)、蛋白激酶B (PKB) 一、概況：(PKB) 屬于Ser/Thr 蛋白激酶PKB的催化域與PKC和PKA分別有73%和68%的相同。（related to the A and C kinases)T細(xì)胞性淋巴瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒癌基因 (v-akt) 的產(chǎn)物: AktPKB種類(lèi)：PKB (Akt1, PAC-PK

7、)PKB (Akt2)PKB (PAC-PK)二、PKB的結(jié)構(gòu)(A)(B)(C)(D)(A) 人PKB-; (B) 人PKB-1(C)人PKB-2 (D)鼠PKB-PH: pleckstrin 同源結(jié)構(gòu)域三、PKB的激活 機(jī)理:在細(xì)胞膜上，PI-3k 的產(chǎn)物PI-3,4-P2或PI-3,4,5-P3結(jié)合PKB的PH結(jié)構(gòu)域，使PKB向膜轉(zhuǎn)位或二聚化，從而被PKB激酶磷酸化。PI-3,4,5-P3還有底物第二信使作用，能別構(gòu)激活PKB激酶PKBK,使PKB發(fā)生Thr308磷酸化,從而發(fā)生部分活化. PKB激酶(PDK-2)能特異磷酸化Ser473,完全活化PKB四、PKB的功能： 在體外，PKB可

8、以磷酸化合成肽: RXRYZ(S/T)(Hy)在體內(nèi):磷酸化糖原合成酶激酶3糖原合成增加葡萄糖的吸收核糖體蛋白S6激酶(p70S6k)有關(guān)蛋白質(zhì)生物合成細(xì)胞的存活、增殖細(xì)胞分化細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)第四節(jié)、蛋白激酶第四節(jié)、蛋白激酶GPKG : cGMP依賴(lài)性蛋白激酶PKG-I (76 kD): 、兩種，胞質(zhì)中PKG-II (86 kD): 膜蛋白一、PKG的結(jié)構(gòu)：1. 二聚化結(jié)構(gòu)域: 含保守的Leu/Ile 組成的亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu) 膜定位 自身磷酸化位點(diǎn)(I, II) 自身抑制模體 (I) 協(xié)同作用的調(diào)節(jié)位點(diǎn)(I)2. cGMP結(jié)構(gòu)域: cGMP 1 : 親和力低, 磷酸化位點(diǎn)Thr (I) /Ser

9、(II) cGMP2: 親和力高, 磷酸化位點(diǎn)Thr ( I , II )3. 催化域: 260 aa 保守的Lys (I, II) 必需的Thr (I, II) , 可自身磷酸化 細(xì)胞核定位信號(hào)4. 羧端結(jié)構(gòu)域: 70aa 二、PKG在信號(hào)傳導(dǎo)中的作用PKG參與心鈉素(ANP)的信號(hào)傳導(dǎo)受體：鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶第五節(jié)、酪氨酸激酶第五節(jié)、酪氨酸激酶(TPK) 一、類(lèi)型： 受體型TPK、非受體型TPK二、受體型TPK:1. 受體型TPK亞類(lèi)：根據(jù)結(jié)構(gòu)分為9個(gè)亞類(lèi)： 表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR) 胰島素受體(IGF-1R) 血小板生長(zhǎng)因子受體(PDGFR) 纖維生長(zhǎng)因子受體(FGFR) 血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子

10、受體(VEGFR) 肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(HGFR) Trk基因產(chǎn)物受體受體 Eph/Elk/Eck/Erk基因產(chǎn)物受體 受體蛋白AXI 酪氨酸激酶跨膜結(jié)構(gòu)域富含Cys結(jié)構(gòu)域免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)域酸盒結(jié)構(gòu)域纖連蛋白II結(jié)構(gòu)域2. 受體型TPK功能結(jié)構(gòu)域： 配體結(jié)合域： 跨膜區(qū)域： 催化域：有兩個(gè)保守模體 DLAARN ：R：精aa，與ATP的r-磷酸離子鍵 VPIKW：P 脯aa; W 色aa 與底物識(shí)別有關(guān) 調(diào)節(jié)域：自身磷酸化位點(diǎn)、活性調(diào)控三、非受體型TPK:1.分類(lèi)：根據(jù)在亞細(xì)胞的定位和表達(dá)分為8個(gè)亞類(lèi) 家族 成員 表達(dá)組織 亞細(xì)胞分布 Jac 3 造血組織 胞質(zhì) Syk 2 B/T細(xì)胞 胞質(zhì)

11、Abl 2 廣泛分布 胞核/ 胞質(zhì) Src 9 廣泛分布 膜質(zhì)組織 Csk 1 廣泛分布 胞質(zhì) Fak 1 廣泛分布 細(xì)胞粘著斑 Fps 3 造血細(xì)胞 胞質(zhì) Btk 3 造血/肝細(xì)胞 胞質(zhì)Jak Syk Abl Src Csk Fak Fps Btk激酶SH2SH3幾種非受體型TPK的結(jié)構(gòu)第六節(jié)、絲裂原激活蛋白激酶家族Mitogen-activated protein kinase 簡(jiǎn)寫(xiě)：MAPK)Ser/Thr蛋白激酶；三個(gè)亞家族：1.胞外應(yīng)答激酶：Extracellularly - responsive kinase （ERK)2.c-Jun 氨基末端激酶：c-Jun N-terminal

12、 kinase (JNK)3.p38-絲裂原激活蛋白激酶 (p38-MAPKs)MAPK的活化特點(diǎn)：要經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)激活系統(tǒng)： MAPKKK MAPKK MAPK MAPK級(jí)聯(lián)激活S: 絲氨酸T：蘇氨酸X：任意氨基酸P：磷酸基團(tuán)(一)、ERK系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)成員：ERK的活化過(guò)程：MAPKKK級(jí)Raf亞家族MAPKK級(jí)MEK1/MEK2MAPK級(jí)ERK亞家族1.Raf家族（3K級(jí)）：Raf是一個(gè)病毒癌基因v-Raf同源的細(xì)胞基因c-raf的產(chǎn)物；有三種亞類(lèi)A-Raf, B-Raf, C-Raf;結(jié)構(gòu)上保守的三個(gè)區(qū)域：CR-1: 富含Cys (又稱(chēng)CRD)CR-2: 富含Ser/Thr調(diào)節(jié)區(qū)CR-3: 含T

13、yr/Ser 催化區(qū)2.MEK (包括MEK1和MEK2) 胞外應(yīng)答激酶：Extracellularly - responsive kinase （ERK)有一個(gè)富含Pro的結(jié)構(gòu)域，可以結(jié)合Raf,并作為 Raf的底物受磷酸化而激活。MEK是可溶性的酶有雙功能的激酶：催化MAPK分子中的Thr-X-Tyr (TXY)模體的Thr和Tyr殘基的磷酸化。TXY的模體通常是TEY（Thr-Glu-Tyr）, MEK又稱(chēng)為T(mén)EY激酶3.ERK:細(xì)胞外應(yīng)答激酶有三種ERK: ERK1, 44 kD; ERK2, 42 kD; ERK3, 62 kD;ERK1& 2: 依賴(lài)Ser/Thr蛋白激酶，

14、優(yōu)先磷酸化Pro-X-Ser/Thr或 Ser/Thr- Pro結(jié)構(gòu)ERK3磷酸化模體:Ser-Glu-Gly (SEG)ERK作用：ERK受MEK活化后轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核內(nèi)，使很多依賴(lài)磷酸化激活的轉(zhuǎn)錄因子或與轉(zhuǎn)錄過(guò)程有關(guān)的酶、蛋白質(zhì)磷酸化。 如轉(zhuǎn)錄因子：Elk-1, TAL-1, RNA聚合酶II；核蛋白:c-Fos, c-Myc, c-Myb, Ets-2, p53, STAT； 結(jié)構(gòu)蛋白：微管相關(guān)蛋白-2,調(diào)節(jié)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。（二）JNK系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)成員c-Jun氨基末端激酶（JNK）：磷酸化轉(zhuǎn)錄因子c-Jun的氨基末端，而得名。緊張活化蛋白激酶（SAPK）：級(jí)聯(lián)成員: MEKKJNKKJNK 1.

15、 MEKK: 屬于MAPKKK家族 (相當(dāng)于 ERK信號(hào)流中的Raf )成員：MEKK1 , 2 , 3MEKK1在靜息細(xì)胞中和抑制劑結(jié)合，外界刺激信號(hào)脫落抑制劑而激活。Cdc 42 和小G 蛋白R(shí)ac 通過(guò)P21蛋白活化激酶-1(PAK-1)調(diào)節(jié)MEKK1MAKK3除作用JNKK外，還能優(yōu)先激活 MEK2.JNKK: 屬于MAPKK家族，相當(dāng)于 ERK信號(hào)流中的MEKJNKK具有雙功能激酶磷酸化底物JNK蛋白Thr-Pro-Tyr (TPY)模體中的T&YJNKK 又稱(chēng)TPY激酶JNKK能激活p38-MAPK3.JNK屬于MAPK家族，相當(dāng)于 ERK信號(hào)流中的ERKJNK成員：JNK

16、1、JNK2、JNK3JNK1和JNK2在多細(xì)胞中表達(dá)，JNK3 只在神經(jīng)細(xì)胞中表達(dá)JNK 可使c-Jun的N-端Ser63、Ser72磷酸化。可使轉(zhuǎn)錄因子TCF、ATF-2 磷酸化(三) p38-MAPK 系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)成員1. p38蛋白:脂多糖(Lipopolysccharide LPS) 結(jié)合CD14后，引起細(xì)胞內(nèi)MAPK信號(hào)流的激活，誘導(dǎo)了一種分子量38 kd 的蛋白質(zhì)發(fā)生酪氨酸磷酸化，這種蛋白質(zhì)稱(chēng)之.2. p38蛋白成員 (MAPK成員）；ASK1 MKK3/ MKK6 p383. p38 信號(hào)流的作用：控制一些應(yīng)激因素和細(xì)胞因子引起的細(xì)胞調(diào)亡4. ASK1 : (Apoptosis

17、Signal-regulating Kinase 1 簡(jiǎn)稱(chēng) ASK1) 屬于MAPKKK家族，它能磷酸化MKK3 / MKK6 和 SEK15. MKK3 / MKK6 : 屬于MAPKK家族，6種亞型，其中只有第3和第6兩種亞型是活化 p38的蛋白激酶。它是雙功能的激酶。 磷酸化p38 中的 Thr-Gly-Tyr (TGY) 模體中的Tyr和Thr，從而激活 p38蛋白，TGY激酶6. p38蛋白：屬于MAPK家族，本身受到MKK3 / MKK6磷酸化而激活，作為蛋白激酶可以磷酸化多種轉(zhuǎn)錄因子，TCG 、ATF-2 、MEF-2C等 Raf MEKK ASK1 MEKJNKKMKK3，MK

18、K6ERK JNK p38MAPKKKMAPKKMAPK第七節(jié)、鈣調(diào)蛋白依賴(lài)性的蛋白激酶(CaM-PK) 鈣調(diào)蛋白(Calmodulin CaM):Ca2+/CaM種類(lèi)： 磷酸化酶激酶（Phosphorylase Kinase）： 肌球蛋白輕鏈激酶（Myosin Light Chain Kinase，MLCK）： 鈣調(diào)蛋白依賴(lài)性蛋白激酶（CaM-PK）：一、CaM-PK的特征：CaM-PK有5個(gè)亞型，II了解較清楚，能催化突觸蛋白I的位點(diǎn)II磷酸化（CaM-PK II）。由810個(gè)亞基組成，每個(gè)亞基50-60 kd,有5種不同型號(hào)亞基：、等。二、CaM-PK II結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：CaM-PK II的

19、各種亞基相似，由4個(gè)結(jié)構(gòu)域組成1. 激酶域：2. 自抑制域：3. 鈣調(diào)蛋白結(jié)合域：4. 聚合域：三、 CaM-PKII的激活過(guò)程：自抑制域和激酶域結(jié)合使酶無(wú)活力Ca2+ / CaM與酶的CaM結(jié)合域結(jié)合使酶變構(gòu),自抑制域脫離激酶域，從而使酶活化?；罨窽hr286自身磷酸化而成Ca2+不依賴(lài)型.Ca2+不依賴(lài)型的酶因Thr286磷酸化而有活力.細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用，三個(gè)過(guò)程：信號(hào)分子的接受信號(hào)的放大生物效應(yīng)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的途徑1、通過(guò)膜受體途徑：化學(xué)信號(hào)分子（第一信使）被專(zhuān)一性的受體識(shí)別。受體能區(qū)分不同的外界刺激，并激活特定的信號(hào)放大系統(tǒng)，產(chǎn)生第二信使（cAMP），后者通過(guò)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)分子再作用于

20、其靶分子，產(chǎn)生特定的生物學(xué)效應(yīng)。包括：蛋白結(jié)構(gòu)、酶活力、基因表達(dá)、膜通透性等方面的改變，從而產(chǎn)生一系列的生理、病理效應(yīng)。2、通過(guò)胞質(zhì)受體途徑：化學(xué)信號(hào)分子（第一信使）與胞質(zhì)受體結(jié)合，如自體激素等，結(jié)合受體后通常直接進(jìn)入細(xì)胞核，也有的受體如甲狀腺素和維甲酸受體主要在細(xì)胞核內(nèi)，結(jié)合配體后直接調(diào)節(jié)基因的活化。 一、受體：1. 受體概念：生物信號(hào)接收器，專(zhuān)一結(jié)合化學(xué)信號(hào)，發(fā)生特異作用，產(chǎn)生特定的生物學(xué)效應(yīng)。2. 受體種類(lèi)：膜受體（位于細(xì)胞膜）、胞內(nèi)受體（位于細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)、胞內(nèi)膜）3. 膜受體結(jié)構(gòu)域：胞外域、跨膜域、胞內(nèi)域4. 膜受體的分類(lèi)：離子通道受體：G蛋白偶聯(lián)受體：酪氨酸蛋白激酶相關(guān)受體：其它酶活

21、性的受體：5、質(zhì)膜激素受體的信號(hào)傳遞：激素(第一信使 ) 靶細(xì)胞 基因表達(dá) （第二信使） 1）與G蛋白偶聯(lián)受體 質(zhì)膜受體： 2）催化性的受體 3）通道性的受體 質(zhì)膜受體級(jí)聯(lián)反應(yīng)生物學(xué)效應(yīng)1）水溶性化合物2）脂溶性化合物細(xì)胞漿細(xì)胞核3）甲狀腺素、維甲酸 特異性：specificity， 配體與受體的結(jié)合嚴(yán)格選擇。包括二者的結(jié)構(gòu)、構(gòu)型與構(gòu)象 高親和性：High affinity，受體與其配體的親和力應(yīng)與其配體的生理濃度相適應(yīng)。 飽和性：Saturability，受體以有限的數(shù)目存在于特定的靶細(xì)胞。 生物學(xué)效應(yīng)：Biological response，一種受體與特定的受體7激素結(jié)合，產(chǎn)生特定的生物學(xué)

22、效應(yīng)。二、G蛋白存在于質(zhì)膜上的一組信號(hào)傳遞蛋白，即鳥(niǎo)苷三磷酸（GTP）的結(jié)合蛋白（Guanosine triphosphate-binding protein）。與GTP結(jié)合活化狀態(tài)，與GDP結(jié)合失活狀態(tài)。二種類(lèi)型：G蛋白：異三聚體，, ， 三類(lèi)亞基組成。亞基有20多種，39 kD46 kD；亞基有6種，37 kD左右，亞基則有12種，8 kD。組成的三聚體G蛋白可有上千種。小G蛋白：?jiǎn)捂溄Y(jié)構(gòu)，2030kD；50多種，P21 Ras家族G蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：亞基有2個(gè)結(jié)構(gòu)域，GTP結(jié)合域和催化域。催化域有GTP水解酶（GTPase）活性。GTP結(jié)合域是獨(dú)特的螺旋結(jié)構(gòu)域，它把GTP包埋在整個(gè)蛋白質(zhì)的

23、中心，G在合成后加工過(guò)程中，其N(xiāo)端的甘氨酸和豆蔻酸（十四烷酸）共價(jià)連接，并以此插入質(zhì)膜的脂雙層中。亞基有7個(gè)片層結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)組氨酸可以被磷酸化，并且磷酸基團(tuán)通常來(lái)自GTP而不是ATP，其功能還不清楚。亞基有一個(gè)N端無(wú)規(guī)則卷曲，其中半胱氨酸可以發(fā)生脂化如法尼基化（farnesuylation）或牻牛兒牻牛兒基化（geranylgeranylation），錨定在膜內(nèi)側(cè)。 亞基與亞基緊密結(jié)合形成一個(gè)功能單位，只有在變性時(shí)才能分開(kāi)。有兩類(lèi)：腺苷酸環(huán)化酶（AC）和鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（GC）。AC和異三聚體G蛋白相偶聯(lián)，而GC本身就是一種膜受體。AC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能：AC催化ATP生成3,5-環(huán)腺苷一磷酸，簡(jiǎn)

24、稱(chēng)cAMP，另一產(chǎn)物是焦磷酸PPi。哺乳動(dòng)物的AC有10型，它們的分布有組織特異性。AC是一個(gè)結(jié)構(gòu)十分特殊的跨膜蛋白，含有 1064 1248個(gè)氨基酸殘基，在構(gòu)象上類(lèi)似多次跨膜的離子通道蛋白。N-端在胞內(nèi)，接著是6次跨膜結(jié)構(gòu)（第一組跨膜域M1）然后是第1個(gè)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域C1，又分成C1a和Clb。C1a在各型AC中有5593的同源性，再向C端又是6次跨膜結(jié)構(gòu)（第二組跨膜域M2），再進(jìn)入胞內(nèi)形成第2個(gè)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域C2，其C2a在各型AC中也有5389的同源性，C2b是整個(gè)肽鏈的C端。C1a和C2a是AC的催化部位，這兩個(gè)部位對(duì)催化作用均為必需。目前尚不知哪個(gè)部位對(duì)催化更重要，或基本上是催化部位，也不知

25、調(diào)節(jié)部位在C1a或C2a。 GC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與功能：GC催化ATP生成3,5-環(huán)鳥(niǎo)苷一磷酸，簡(jiǎn)稱(chēng)cGMP，另一產(chǎn)物也是PPi。GC也是一個(gè)家族，有多種類(lèi)型。哺乳動(dòng)物細(xì)胞胞質(zhì)中的GC是兩個(gè)大小不同亞基的二聚體血紅素為其輔基。一氧化氮（NO）可通過(guò)血紅素調(diào)節(jié)GC活力而引起血管擴(kuò)張，膜結(jié)合性GC為單體。分子量大約為120 kD180 kD，其N(xiāo)-端為配體結(jié)合區(qū)，在膜外接著是一段跨膜區(qū)，胞內(nèi)的C端為環(huán)化酶催化區(qū)。有兩個(gè)區(qū)域和腺苷酸環(huán)化酶AC的C1a和C2a區(qū)高度同源，它能催化和AC相似的反應(yīng)。膜結(jié)合GC在催化性質(zhì)上和胞質(zhì)型的不同，底物GTP對(duì)前者呈現(xiàn)正協(xié)同別構(gòu)效應(yīng)，而對(duì)后者則沒(méi)有協(xié)同效應(yīng)。GC的生物效應(yīng)

26、幾乎全部是通過(guò)蛋白激酶G來(lái)實(shí)現(xiàn)的。2cAMP的降解 細(xì)胞內(nèi)cAMP磷酸二酯酶調(diào)控cAMP的水平。cAMP的水解終止了激素刺激的信號(hào)。 cAMP磷酸二酯酶受到胞質(zhì)Ca2+水平升高的活化，從而激活cAMP磷酸二酯酶活性，使cAMP水解成5-AMP。3cGMP通路通路 環(huán)鳥(niǎo)苷酸（cGMP）是由鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（GC）產(chǎn)生的，后者不需要和G蛋白偶聯(lián)而本身就是一種跨膜受體，可與外界信號(hào)分子如心鈉素直接結(jié)合。 cGMP通過(guò)蛋白激酶G（PKG）使一系列蛋白質(zhì)磷酸化引起激活或失活，從而表現(xiàn)生物效應(yīng)。 有趣的是cGMP引起的生物效應(yīng)在很多方面恰巧和cAMP相反，如cGMP降低細(xì)胞內(nèi)Ca 2+濃度，降低心肌收縮力，而

27、cAMP則使細(xì)胞內(nèi)Ca 2+濃度上升而促進(jìn)心肌收縮。 因此，cAMP和cGMP看作對(duì)生理效應(yīng)的正負(fù)調(diào)節(jié)劑，提出所謂“陰陽(yáng)”學(xué)說(shuō)。1以以cAMP為第二信使的信號(hào)分子為第二信使的信號(hào)分子 Gs與活化腺苷酸環(huán)化酶的受體偶聯(lián)，對(duì)AC有激活作用。促進(jìn)cAMP的產(chǎn)生。興奮性的受體(Rs) Gi與抑制腺苷酸環(huán)化酶的受體偶聯(lián)，對(duì)AC有抑制作用。抑制cAMP的產(chǎn)生。抑制性的受體(Ri)通過(guò)Gs作用的激素：下丘腦激素、垂體促激素、抗利尿激素、甲旁腺素、絨毛膜促性腺激素、胰高血糖素等及兒茶酚胺的受體（典型配體為異丙基腎上腺素） 。通過(guò)細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體，將信號(hào)傳至G蛋白，經(jīng)Gs激活腺苷酸環(huán)化酶（AC），引起cAMP

28、合成增多。因此，cAMP是這類(lèi)激素的第二信使。通過(guò)Gi作用：AC負(fù)調(diào)控，如生長(zhǎng)抑素（somatostatin）受體和兒茶酚胺2受體（配體為去甲腎上腺素），通過(guò)Gi蛋白抑制AC的活性，使cAMP的濃度下調(diào)。不同組織的前列腺素E1的受體因偶聯(lián)不同的G蛋白Gs或Gi，故對(duì)cAMP的生成有不同的作用。 cAMP結(jié)合PKA的調(diào)節(jié)亞基，使調(diào)節(jié)亞基與催化亞基解聚而活化PKA的催化亞基。后者可通過(guò)一系列蛋白激酶引起磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最后激活或抑制一些代謝過(guò)程的關(guān)鍵酶。這種級(jí)聯(lián)反應(yīng)，可使信號(hào)分子的作用逐級(jí)放大，使胞外信號(hào)分子極微量的變化就可以引起明顯的生物效應(yīng)。cAMP激活PKA后，除了可以使一些代謝相關(guān)的酶發(fā)生

29、磷酸化以調(diào)節(jié)代謝外，活化的PKA催化亞基也可以進(jìn)入核內(nèi)，磷酸化一些轉(zhuǎn)錄因子，直接調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子的活性，從而產(chǎn)生cAMP誘導(dǎo)的基因表達(dá)。1.磷脂酰肌醇專(zhuān)一性磷脂酶C（PI-PLC）： 底物是磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI-4,5-P2）2.激活作用方式： （1）通過(guò)G蛋白的作用：如腎上腺能1受體激動(dòng)劑和鈴蟾肽（蛙皮素）、凝血酶等 （2）通過(guò)酪氨酸磷酸激酶（TPK）的作用：如表皮生長(zhǎng)因子（EGF）和血小板源生長(zhǎng)因子（PDGF），或非受體型TPK，如細(xì)胞因子（IL-6）。 （3）不同途徑：不同組織的受體時(shí)會(huì)引起不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)方式，如抗利尿激素（加壓素，vesopressin）作用于腎臟時(shí)，主要通過(guò)c

30、AMP通路，而作用于肝臟時(shí)則主要通過(guò)PI-PLC通路。 p 86 表4-3總結(jié)了一些重要的激活PI-PLC的胞外信號(hào)分子和受體。3甘油二酯的生成和作用機(jī)制甘油二酯的生成和作用機(jī)制 ： 磷脂酰肌醇專(zhuān)一性磷脂酶C（PI-PLC）激活后，催化PI-4,5-P2水解生成甘油二酯 （DG）和三磷酸肌醇（IP3） DG、IP3兩個(gè)都是信使分子。 DG是脂溶性的，生成后仍停留在膜上，DG是常規(guī)型和新型PKC的特異性激活劑，主要與PKC調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域中的富含Cys的模體-2（CCR2）結(jié)合，引起PKC變構(gòu)，使假底物模體在空間上脫離被其阻斷的催化中心而引起酶的激活。 DG激活PKC的過(guò)程通常還需要Ca2+及磷脂酰絲

31、氨酸等其他物質(zhì)。 來(lái)自PI-4,5-P2和來(lái)自磷脂酰膽堿（PC）的DG都能激活PKC。使PKC迅速的激活，從而引發(fā)早期的細(xì)胞反應(yīng)，如激素和神經(jīng)遞質(zhì)的釋放以及酶的分泌等。 4蛋白激酶蛋白激酶C的底物蛋白的底物蛋白蛋白激酶C（PKC）的生物效應(yīng)是通過(guò)對(duì)眾多底物蛋白的磷酸化來(lái)實(shí)現(xiàn)的，PKC作用對(duì)象包括以下六種成分：（1）收縮蛋白和細(xì)胞骨架蛋白，如肌球蛋白輕鏈，肌鈣蛋白，鈣橋蛋白，微管相關(guān)蛋白等。（2）酶分子，如糖原磷酸化酶激酶，糖原合成酶，甲羥戊二酰CoA還原酶，酪氨酸羥化酶，鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶，肌球蛋白輕鏈激酶等。（3）膜蛋白，如Ca2+-ATP酶，Na/K-ATP酶，NaH交換系統(tǒng)和GTP酶激活蛋白（

32、GAP）等，后一作用可使Ras處于激活狀態(tài)。（4）膜受體，如表面生長(zhǎng)因子（EGF）受體，胰島素受體，生長(zhǎng)素介質(zhì)C受體，白介素-2（IL-2）受體，腎上腺能受體等，通過(guò)這些受體調(diào)節(jié)區(qū)的磷酸化，對(duì)受體實(shí)現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)。如EGF和胰島素受體C端的Ser或Thr被磷酸化后，可抑制受體的TPK活性和對(duì)EGF的親和力。（5）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，如Raf的Ser499位可受PKC磷酸化而激活，使PKC通路和生長(zhǎng)因子通道（Raf-MEK-ERK）實(shí)行串話（cross talking）。（6）轉(zhuǎn)錄因子，PKC可從胞液轉(zhuǎn)至胞核，使癌基因編碼的轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生磷酸化，如使Fos和一種絲氨酸蛋白磷酸酶磷酸化，影響基因轉(zhuǎn)錄。PKC還

33、可使血清反應(yīng)因子（SRF）磷酸化而使SRF結(jié)合于c-fos基因調(diào)節(jié)區(qū)的DNA序列（血清反應(yīng)元件SRE），從而促進(jìn)fos基因的轉(zhuǎn)錄和合成，使細(xì)胞內(nèi)的Fos蛋白增加。PKC還可使穿梭蛋白（shutter protein）樣的轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)至細(xì)胞核，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子的作用，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。1. 磷脂酰肌醇專(zhuān)一性磷脂酶C（PI-PLC）：水解磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI-4,5-P2）底物，產(chǎn)生，三磷酸肌醇（IP3）2. IP3可動(dòng)員細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)釋放Ca2+，再通過(guò)Ca2+或Ca2+-鈣調(diào)節(jié)蛋白（CaM）復(fù)合物轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)。3. IP3對(duì)細(xì)胞內(nèi)鈣庫(kù)的作用，IP3被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌質(zhì)網(wǎng)膜表面的IP3受體專(zhuān)一性的識(shí)別，IP

34、3本身有Ca2+通道的功能，因而開(kāi)放Ca2+通道，使儲(chǔ)存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的Ca2+釋放入胞液中，使胞液中Ca2+濃度升高。4. IP3代謝主要有兩方面途徑：一是在5-磷酸酶作用下水解生成I-1,4-P2而失活；另一途徑是在某種磷酸肌醇3-激酶作用下，進(jìn)一步磷酸化，生成I-1,3,4,5-P4。5. I-1,3,4,5-P4也有第二信使功能，它可以促進(jìn)Ca2+從胞外進(jìn)入到胞內(nèi)。最后，I-1,3,4,5-P4可以進(jìn)一步水解成I-1,3,4 -P3，這種肌醇三磷酸與I-1,4,5-P3不同，是一種失活形式，用以重新合成PI-4,5-P2。6、Ca2+的信使作用： Ca2+升高可以激活Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴(lài)

35、性蛋白激酶（CaM-PK），促進(jìn)一系列酶磷酸化 活化酪氨酸羥化酶、色氨酸羥化酶加速兒茶酚胺、5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)的合成 CaM-PK使平滑肌的肌球蛋白輕鏈磷酸化后，還可引起平滑肌收縮或張力增加。 磷酸化細(xì)胞的微絲蛋白、微管蛋白等可調(diào)節(jié)細(xì)胞的形態(tài)和運(yùn)動(dòng)。 Ca2+的升高還可進(jìn)一步激活磷脂酶C，促進(jìn)IP3產(chǎn)生，構(gòu)成正反饋調(diào)節(jié) Ca2+離子濃度過(guò)高又能抑制IP3介導(dǎo)的胞內(nèi)鈣釋放，以防Ca2+過(guò)高造成細(xì)胞損傷。通過(guò)受體酪氨酸蛋白激酶（R-TPK）介導(dǎo)的信號(hào)分子主要是包括某些生長(zhǎng)因子在內(nèi)的細(xì)胞因子，胰島素因具有類(lèi)似生長(zhǎng)因子的作用，并且受體十分類(lèi)似生長(zhǎng)因子受體。故屬于生長(zhǎng)因子受體家族。 （1）Grb2-S

36、os銜接蛋白-Ras通路：鳥(niǎo)苷酸釋放蛋白（GNRP）的作用，活化的機(jī)制可能與Ras效應(yīng)結(jié)構(gòu)域中的Tyr35與GTP的磷酸結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象變化有關(guān)。Ras的GTP酶激活蛋白（GAP）也含有SH2結(jié)構(gòu)，可以和活化受體直接結(jié)合，并成為其TPK的底物，通過(guò)酪氨酸酶的磷酸化，改變GAP的活性，從而調(diào)節(jié)Ras的活性。 Raf-MEK-ERK級(jí)聯(lián)系統(tǒng)： 小G蛋白系統(tǒng)： PI-3K系統(tǒng)：（2）P1-PLC通路：PI-PLC有兩個(gè)SH2結(jié)構(gòu)域，也可和R-TPK的某一磷酸Tyr位點(diǎn)結(jié)合，R-TPK使PI-PLC的Tyr783，771和I 254磷酸化，從而激活P1-PLC，后者使PI-4,5-P2水解生成DG，轉(zhuǎn)而

37、激活PKC，使生長(zhǎng)因子的信號(hào)轉(zhuǎn)入PKC通路。（3）Pl-3K系統(tǒng)：Pl-3K系統(tǒng)除通過(guò)Ras激活，也存在不依賴(lài)Ras的激活通路，因1類(lèi)PI-3K的p85蛋白調(diào)節(jié)亞基的C端帶有SH2結(jié)構(gòu)域，可直接和自身磷酸化的R-TPK的磷酸酪氨酸位點(diǎn)結(jié)合，其Tyr可被R-TPK磷酸化而激活，也同樣可啟動(dòng)PI-3K-PKB通路。（4）非受體型TPK通路：某些非受體型TPK如Src也可通過(guò)其SH2域與活化的受體TPK結(jié)合，它的Tyr被磷酸化的活性形式同樣可激活PI-PLC，使信號(hào)轉(zhuǎn)入PKC通路，也可激活Raf-1，使信號(hào)越過(guò)Ras而進(jìn)入Raf-MEK-ERK系統(tǒng)。神經(jīng)酰胺的產(chǎn)生有兩種途徑：（1）神經(jīng)酰胺合酶（ce

38、ramide synthase）途徑： 由絲氨酸和棕櫚酰CoA先縮合成3酮二氫鞘氨醇，再還原后與脂酰CoA作用、生成神經(jīng)酰胺，誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。（2）神經(jīng)鞘磷脂酶途徑：神經(jīng)鞘磷脂酶（sphingomylinase，SMase）作用產(chǎn)生神經(jīng)酰胺和磷酸膽堿。NSMase主要活化ERK信號(hào)流，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)等；ASMase則激活SAPKJNK信號(hào)流，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡等 一、概念：信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的“串話”(cross talking)。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)際上是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，各條轉(zhuǎn)導(dǎo)通路并不是獨(dú)立存在而互不相關(guān)，而是相互聯(lián)絡(luò)，尤似一個(gè)交通網(wǎng)。一條通路的激活可以啟動(dòng)或活化另一通路，也可以抑制另一通路，這就是所謂這對(duì)各條信號(hào)通路間的的“串話”(cross talking)。這對(duì)各條信號(hào)通路間的平衡和細(xì)胞的正?；顒?dòng)具有十分重要的意義。1三條三條