細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)

1、細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo) (Signal transduction)一、幾個(gè)概念1. 細(xì)胞通訊 （cellcommunication）是指一個(gè)細(xì)胞發(fā)出的信息通過(guò)介質(zhì)傳遞到另一個(gè)細(xì)胞而產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)的過(guò)程。分三種：（1）分泌化學(xué)信號(hào)-內(nèi)分泌、旁分泌、 自分泌、化學(xué)突觸傳遞信號(hào)（2）接觸依賴性通訊（3）間隙通訊2.細(xì)胞識(shí)別細(xì)胞識(shí)別 （cell recognization）是指細(xì)胞通過(guò)其表面的受體與胞外的信號(hào)分子選擇性的相互作用相互作用，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)一系列生理生化變化，最終表現(xiàn)出細(xì)胞整體的生物學(xué)效應(yīng)的過(guò)程。它是細(xì)胞通訊的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。3.細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞接受外界信號(hào)接受外界信號(hào)，通過(guò)一整套特

2、定的機(jī)制，將胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號(hào)將胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為胞內(nèi)信號(hào)，最終調(diào)節(jié)特定基因的表達(dá)，引起細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)。這是細(xì)胞信號(hào)系統(tǒng)的主線，稱為細(xì)胞信號(hào)通路(signal pathway)。幾個(gè)容易混淆的概念 細(xì)胞信號(hào)發(fā)放細(xì)胞信號(hào)發(fā)放（cell signaling）：細(xì)胞釋放信號(hào)分子釋放信號(hào)分子，將信息傳遞給其它細(xì)胞。 細(xì)胞通訊細(xì)胞通訊（cell communication）：細(xì)胞發(fā)出的信息通過(guò)介信息通過(guò)介質(zhì)傳遞質(zhì)傳遞到另一個(gè)細(xì)胞另一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)的過(guò)程。 細(xì)胞識(shí)別細(xì)胞識(shí)別（cell recognition）：細(xì)胞之間通過(guò)細(xì)胞表面的信細(xì)胞表面的信息分子息分子相互作用，引起細(xì)胞反應(yīng)的現(xiàn)象。 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)

3、轉(zhuǎn)導(dǎo)（signal transduction）： 指外界信號(hào)外界信號(hào)（如光、電、化學(xué)分子）作用于細(xì)胞表面受體，引起胞內(nèi)信使引起胞內(nèi)信使的濃度變化，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)答反應(yīng)的一系列過(guò)程。二、 細(xì)胞的信號(hào)分子1細(xì)胞外的信號(hào)分子 （1）親脂性信號(hào)分子 甾體類激素 甲狀腺素（2）親水性信號(hào)分子 神經(jīng)遞質(zhì)、生長(zhǎng)因子、局部化學(xué)遞質(zhì)和大多數(shù)激素（3）氣體信號(hào)分子-NO第二信使和分子開關(guān)第二信使和分子開關(guān)第二信使學(xué)說(shuō)第二信使學(xué)說(shuō)：細(xì)胞外的化學(xué)物質(zhì)不能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，它作用于細(xì)胞表面的受體受體，而導(dǎo)致產(chǎn)生胞內(nèi)第二產(chǎn)生胞內(nèi)第二信使信使，從而激發(fā)一系列的生化反應(yīng)，最后產(chǎn)生一定的生物學(xué)效應(yīng)。第二信使的降解使信號(hào)作用終止。目前

4、公認(rèn)的第二信使有cAMP、cGMP、IP3、DG 分子開關(guān)分子開關(guān)：在細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)通路的級(jí)聯(lián)反應(yīng)中，每一步反應(yīng)中既要求有激活激活機(jī)制又必然要求有相應(yīng)的失活機(jī)制失活機(jī)制，而且兩者對(duì)系統(tǒng)的功能同等重要，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)這種激活和失活機(jī)制的分子激活和失活機(jī)制的分子稱為分子開關(guān)。 分子開關(guān)蛋白兩種分子開關(guān)蛋白兩種：1.磷酸化和去磷酸化 ：蛋白激酶和蛋白磷酸酶類2.GTP結(jié)合蛋白： G蛋白 、RAS蛋白2、細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子蛋白激酶類:二大類： 1、酪氨酸、酪氨酸、2、絲氨酸、絲氨酸/蘇氨酸蘇氨酸蛋白激酶蛋白激酶蛋白磷酸酶：二大類： 1、酪氨酸、酪氨酸、2、絲氨酸、絲氨酸

5、/蘇氨酸蘇氨酸蛋白酶蛋白酶GTP結(jié)合蛋白第二信使合成及降解相關(guān)的酶1.腺苷酸環(huán)化酶（腺苷酸環(huán)化酶（adenylate cyclase AC）2.鳥苷酸環(huán)化酶（鳥苷酸環(huán)化酶（GC）3.環(huán)核苷酸磷酸二酯酶（PDEs）4.產(chǎn)生脂類衍生物第二信使的酶5.NO和NO合酶2.細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子一、蛋白激酶類蛋白激酶A （protein kinase, PKA） cAMP依賴的蛋白激酶，屬絲氨酸屬絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶類。蘇氨酸蛋白激酶類。蛋白激酶G（PKG） 或cGMP依賴的蛋白激酶，由相同亞基構(gòu)成的二聚體蛋白激酶C （ PKC） 屬于絲/蘇氨酸蛋白激酶。 。蛋白激酶 B，（PKB） 屬于絲/蘇

6、氨酸蛋白激酶 與AKT同源 ，也稱為Akt鈣調(diào)蛋白依賴性激酶Ca2+ 做為細(xì)胞內(nèi)的重要的信號(hào)分子，與鈣調(diào)節(jié)蛋白（Calmodulin）結(jié)合， 激活鈣調(diào)蛋白依賴性激酶絲裂原激活蛋白激酶系列（MAPK ）蛋白酪氨酸激酶（PTK） 受體酪氨酸激酶 非受體型酪氨酸激酶蛋白激酶類蛋白激酶蛋白激酶（protein kinase，PK）：）：是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶，其作用是將是一類磷酸轉(zhuǎn)移酶，其作用是將 ATP 的的 - 磷酸基轉(zhuǎn)移到底物特定的氨基磷酸基轉(zhuǎn)移到底物特定的氨基酸殘基上，使蛋白質(zhì)磷酸化，酸殘基上，使蛋白質(zhì)磷酸化， 發(fā)揮其生發(fā)揮其生理生化功能。理生化功能。蛋白激酶的結(jié)構(gòu)蛋白激酶的結(jié)構(gòu)共同的結(jié)構(gòu)特征：共同

7、的結(jié)構(gòu)特征：保守的催化結(jié)構(gòu)域保守的催化結(jié)構(gòu)域/亞基亞基調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域/亞基亞基其他功能結(jié)構(gòu)域其他功能結(jié)構(gòu)域1)催化結(jié)構(gòu)域催化結(jié)構(gòu)域/亞基亞基催化核心含有催化核心含有12個(gè)高度保守的亞區(qū)。個(gè)高度保守的亞區(qū)。功能：功能：與蛋白質(zhì)或多肽底物結(jié)合；與蛋白質(zhì)或多肽底物結(jié)合；與磷酸供體與磷酸供體ATP/GTP結(jié)合；結(jié)合；轉(zhuǎn)移磷酸基到底物相應(yīng)的氨基酸殘基轉(zhuǎn)移磷酸基到底物相應(yīng)的氨基酸殘基上。上。 2) 調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域/亞基亞基同源性較低。同源性較低。作用：作用：調(diào)節(jié)酶的活性；調(diào)節(jié)酶的活性；靶向作用，與酶的亞細(xì)胞定位有關(guān)。靶向作用，與酶的亞細(xì)胞定位有關(guān)。 2.細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子（1）蛋白激

8、酶類u蛋白激酶A-cAMP依賴的蛋白激酶，屬絲氨屬絲氨酸酸/蘇氨酸蛋白激酶類。蘇氨酸蛋白激酶類。 由兩個(gè)催化亞基（由兩個(gè)催化亞基（C亞基）和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基（亞基）和兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基（R亞基組成）。亞基組成）。 R亞基分為R 、 R 、 R 、 R 。C亞基由C 、C 、 C三種亞型。（1）蛋白激酶類u蛋白激酶G（PKG） 或cGMP依賴的蛋白激酶，由相同亞基構(gòu)成的二聚體。PKG、，位于胞液中， PKG 位于膜質(zhì)結(jié)構(gòu)中。每個(gè)亞基含有5個(gè)結(jié)構(gòu)域：N端二聚化結(jié)構(gòu)域，cGMP結(jié)構(gòu)域（2）、催化結(jié)構(gòu)域、C端結(jié)構(gòu)域。（1）蛋白激酶類蛋白激酶C （ PKC） 屬于絲/蘇氨酸蛋白激酶。位置：分布廣泛，細(xì)胞漿激活：C

9、a2+;DAG分為三型 typical 、 、 、 novel atypical （1）蛋白激酶類蛋白激酶B， PKB 屬于絲/蘇氨酸蛋白激酶 與AKT同源 ，也稱為Akt。分布有組織特異性，三種亞型； ，兩種分布廣泛， 分布在大腸和睪丸中。結(jié)構(gòu)：1. PH結(jié)構(gòu)域: 1-147AA；與其他蛋白質(zhì)和PIP2或PIP3結(jié)合。2. 激酶激活結(jié)構(gòu)域: 148-411 AA3. C端的尾部結(jié)構(gòu)域：功能不清PKC（1）蛋白激酶類鈣調(diào)蛋白依賴性激酶（CaM-PK）Ca2+ 做為細(xì)胞內(nèi)的重要的信號(hào)分子，與鈣調(diào)節(jié)蛋白（Calmodulin）結(jié)合，激活鈣調(diào)蛋白依賴性激酶：有3大類 肌球蛋白輕鏈激酶 磷酸化酶激酶

10、其他鈣調(diào)蛋白依賴性激酶（CaM-PK）（1）蛋白激酶類Ca-M-PK的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有很多受還有很多受Ca-M調(diào)節(jié)的重要酶調(diào)節(jié)的重要酶絲裂原激活蛋白激酶系列（MAPK ）MAPKKK 屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶MAPKK絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶和酪氨酸的雙功能酶MAPK 家族 ERK亞家族亞家族：Raf （一種MAPKKK分子） MEK（一種MAPKK分子）ERK1-3（ MAPK分子 ） JNK/SAPKII：MEKKJNKKJNK/SAPK P-38-MAPK：ASK1MKK3/MKK6 P-38-MAPK6.酪氨酸蛋白激酶酪氨酸蛋白激酶（PTK）是一類催化是一類催化ATP上上 -磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到

11、磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到蛋白酪氨酸殘基酚羥基上的激酶，使多種蛋白酪氨酸殘基酚羥基上的激酶，使多種底底物蛋白磷酸化物蛋白磷酸化，在細(xì)胞增殖、分化中起重要，在細(xì)胞增殖、分化中起重要作用。作用。NHHCCCH2OOPOOOOHNHHCCCH2O分類：分類：（1）受體酪氨酸蛋白激酶（）受體酪氨酸蛋白激酶（RTK）（2）非受體酪氨酸蛋白激酶（）非受體酪氨酸蛋白激酶（NRTK）（3）核內(nèi)酪氨酸蛋白激酶）核內(nèi)酪氨酸蛋白激酶（1）蛋白激酶類6、蛋白酪氨酸激酶（PTK）1. 受體酪氨酸激酶受體酪氨酸蛋白激酶受體酪氨酸蛋白激酶PDGF一類的跨膜受體，可磷酸化靶蛋白一類的跨膜受體，可磷酸化靶蛋白的酪氨酸，因此稱為受體酪氨酸蛋

12、白激的酪氨酸，因此稱為受體酪氨酸蛋白激酶（酶（receptor tyrosine kinase，RTK）。）。1）受體酪氨酸激酶的自主磷酸化位點(diǎn)）受體酪氨酸激酶的自主磷酸化位點(diǎn)常位于受體的常位于受體的羧基末端胞質(zhì)域羧基末端胞質(zhì)域的非的非催化區(qū)，或質(zhì)膜與酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域之催化區(qū)，或質(zhì)膜與酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域之間。間。主要功能是與靶蛋白的主要功能是與靶蛋白的SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域結(jié)合，激活靶蛋白。結(jié)合，激活靶蛋白。靶蛋白與磷酸化位點(diǎn)的結(jié)合依賴于靶蛋白與磷酸化位點(diǎn)的結(jié)合依賴于pTyr附近的氨基酸組成及順序。附近的氨基酸組成及順序。2）受體酪氨酸激酶激活信號(hào)蛋白的機(jī)制）受體酪氨酸激酶激活信號(hào)蛋白的機(jī)制一是信號(hào)

13、分子的膜轉(zhuǎn)位；一是信號(hào)分子的膜轉(zhuǎn)位；二是通過(guò)結(jié)構(gòu)改變而被激活；二是通過(guò)結(jié)構(gòu)改變而被激活；三是通過(guò)酪氨酸的磷酸化被激活。三是通過(guò)酪氨酸的磷酸化被激活。作為作為PTK底物的信號(hào)蛋白又分為具有底物的信號(hào)蛋白又分為具有酶活性和不具有酶活性的接頭蛋白兩類。酶活性和不具有酶活性的接頭蛋白兩類。（1）非受體酪氨酸蛋白激酶（）非受體酪氨酸蛋白激酶（NRTK）1）非受體酪氨酸蛋白激酶的重要結(jié)構(gòu)域非受體酪氨酸蛋白激酶的重要結(jié)構(gòu)域有有SH1（c-Src homology domain 1）、）、SH2、SH3、PH、PTB等。它們?cè)诩さ?。它們?cè)诩っ傅拇呋磻?yīng)、酶定位、活性調(diào)節(jié)以及與酶的催化反應(yīng)、酶定位、活性調(diào)節(jié)以及

14、與其他分子相互作用中起重要作用。其他分子相互作用中起重要作用。SH結(jié)構(gòu)域是結(jié)構(gòu)域是Src同源結(jié)構(gòu)域的簡(jiǎn)稱。同源結(jié)構(gòu)域的簡(jiǎn)稱。2、非受體型酪氨酸激酶a）SH1結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域非受體型的非受體型的PTK的催化區(qū)的催化區(qū)因與因與Src家家族催化結(jié)構(gòu)域的一級(jí)結(jié)構(gòu)高度同源，因族催化結(jié)構(gòu)域的一級(jí)結(jié)構(gòu)高度同源，因此稱為此稱為Src同源結(jié)構(gòu)域同源結(jié)構(gòu)域1（ SH1 ）。）。大部分大部分SH1區(qū)有一個(gè)自主磷酸化位區(qū)有一個(gè)自主磷酸化位點(diǎn)。點(diǎn)。 SH1有有PTK活性活性。b）SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域主要存在于多種胞質(zhì)信號(hào)蛋白中。主要存在于多種胞質(zhì)信號(hào)蛋白中。如如PIP2特異性特異性PLC、PI3K的調(diào)節(jié)亞基（的調(diào)節(jié)亞基（p8

15、5）、）、Ras-GTP酶激活蛋白（酶激活蛋白（GTPase activating protein，GAP）以及）以及crk、abl和和vav原癌基因產(chǎn)物等。原癌基因產(chǎn)物等。c）SH3結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域可見于多種胞質(zhì)信號(hào)蛋白及肌動(dòng)蛋可見于多種胞質(zhì)信號(hào)蛋白及肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白中。白結(jié)合蛋白中。 SH3識(shí)別識(shí)別的部位是一些富含脯氨酸的部位是一些富含脯氨酸的區(qū)域的區(qū)域PXXP。功能：參與功能：參與PTK介導(dǎo)的蛋白質(zhì)間的介導(dǎo)的蛋白質(zhì)間的相互作用，可能在相互作用，可能在亞細(xì)胞定位和細(xì)胞骨亞細(xì)胞定位和細(xì)胞骨架蛋白相互作用架蛋白相互作用中起作用。中起作用。d）PH結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域最初于一種血小板內(nèi)最初于一種血小板內(nèi)PK

16、C底物底物pleckstrin中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)域，稱為中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)域，稱為pleckstrin 同源同源 (pleckstrin homology，PH) 結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域。GAP、PLC等含有等含有PH結(jié)構(gòu)域，后者結(jié)構(gòu)域，后者可可同同G蛋白及磷脂類分子蛋白及磷脂類分子PIP2、PIP3、IP3等等結(jié)合結(jié)合。（2）、蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶（protein phospha-tase，PP）的作用是使磷酸化的蛋白質(zhì)脫去磷酸。在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中，磷酸化主要體現(xiàn)在信號(hào)的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)導(dǎo)和放大上，而去磷酸化則主要與信號(hào)的終止和失活有關(guān)。（2）、蛋白磷酸酶蛋白絲/蘇氨酸磷酸酶蛋白酪氨酸磷酸酶 PTEN：為一新發(fā)現(xiàn)的抑癌基

17、因，位于10q23.3，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為515kb mRNA。其蛋白產(chǎn)物含有一酪蛋白磷酸酶的功能區(qū)和約175個(gè)氨基酸左右的與骨架蛋白tenasin、auxilin同源的區(qū)域。PTEN的磷酸酶功能區(qū)包括(I/V)-H-C-X-A-G-X-X-R-(S/T)-G模體，后者也存在于酪氨酸和雙重特異性(dual-specifity)磷酸酶中。雙重特異性磷酸酶能使磷酸化的Tyr、Ser、Thr都去磷酸化。PTEN的磷酸酶活性區(qū)和CDC14、PRL-1、BVP等雙重特異性磷酸酶的序列同源性最高。 鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（3）GTP結(jié)合蛋白G蛋白蛋白 是細(xì)胞內(nèi)最重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白由3個(gè)亞基組成,分別為亞基 ：具有翻譯后的

18、修飾，N端修飾脂?；?，分為s、i、q、t 型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：GTP酶結(jié)構(gòu)域（酶結(jié)構(gòu)域（RAS結(jié)構(gòu)域）和螺旋結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域）和螺旋結(jié)構(gòu)域亞基：7個(gè)重復(fù)序列，稱WD模體 發(fā)揮調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)相互作用的功能 ，通過(guò)其N端的螺旋區(qū)與亞基結(jié)合。-亞基 ，C端的脂?；c亞基N端脂?；鶇f(xié)同與膜結(jié)合。G蛋白的多樣性1971年，Rodbell發(fā)現(xiàn)胰高血糖素激活大鼠cAMP需要GTP存在，提出受體與效應(yīng)器之間應(yīng)存在一個(gè)轉(zhuǎn)換器。1977年，Ross和Gilman證實(shí)此轉(zhuǎn)換器為G蛋白。1980年，Gilman和他的同事純化了Gs蛋白。此后十多年，G蛋白及其偶聯(lián)受體以及其介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路迅速發(fā)展。Rodbell和Gilm

19、an獲得1994年諾貝爾醫(yī)學(xué)和生理學(xué)獎(jiǎng)。“for their discoveries of G-proteins and the role of these proteins in signal transduction in cells”The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1994G蛋白的種類與結(jié)構(gòu)蛋白的種類與結(jié)構(gòu) G蛋白是一個(gè)異三聚體的蛋白質(zhì)，由、三個(gè)亞基組成。其中亞基具有GTPase活性。 G蛋白是一個(gè)有很多成員的蛋白家族，各種G蛋白差異主要在亞基上。至2001年，已確定23種G，5種G和10種G ，可以有上千種組合。G蛋白介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)

20、導(dǎo)模型蛋白介導(dǎo)的跨膜信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模型小分子G蛋白 分子量為G蛋白的1/4 to 1/3，最早發(fā)現(xiàn) 的小G蛋白為RAS 。 50多個(gè)超家族成員，分為Ras、Rho、Arf、Sar、Ran、Rab 6個(gè)亞家族。 Ras家族分為3種,(H，N，K)，4種Rap，2種Ral，2種R-ras。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：催化結(jié)構(gòu)域、GTP結(jié)合位點(diǎn)、2個(gè)開關(guān)結(jié)構(gòu)域Ras蛋白要釋放GDP，結(jié)合GTP的才能激活，GDP的釋放需要鳥苷酸交換因子（GEF，如Sos）參與；Sos有SH3結(jié)構(gòu)域，但沒(méi)有SH2結(jié)構(gòu)域，因此不能直接和受體結(jié)合，需要接頭蛋白（如Grb2）的連接，接頭蛋白通過(guò)SH2與受體的磷酸酪氨酸殘基結(jié)合，再通過(guò)SH3與So

21、s結(jié)合，Sos與膜上的Ras接觸，從而活化Ras。Rho小G蛋白 家族包括RhoA，B，C，2種 Rac（-1，-2)。RhoG，cdc42，Tc10 Rho的結(jié)構(gòu)域：GTP/GDP結(jié)合位點(diǎn)及GTP酶活性部位 Rho可被bcr、 chimerin、 P190、 abr抑制，也被GDI抑制。Rho的靶分子：Ser/Thr蛋白激酶N、rophilin 、rhotekin，PI3K、PI5K、PLD活性也受Rho分子激活。（四 ）第二信使合成及 降解相關(guān)的酶1、腺苷酸環(huán)化酶（、腺苷酸環(huán)化酶（adenylate cyclase AC）2、鳥苷酸環(huán)化酶（、鳥苷酸環(huán)化酶（GC）催化GTP生成cGMP，分為

22、以下兩種類型膜結(jié)合膜結(jié)合GC結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：胞外的配體結(jié)構(gòu)域，跨膜結(jié)構(gòu)域、胞內(nèi)的激酶（K）結(jié)構(gòu)域、催化結(jié)構(gòu)域（C）分型：GC-A，B，C胞漿胞漿GC 由兩個(gè)亞基組成的二聚體。各自又分為 123，123，兩個(gè)亞基均含有催化結(jié)構(gòu)域，但只有在形成二聚體時(shí)才具有活性。 3、環(huán)核苷酸磷酸二酯酶（PDEs）簡(jiǎn)寫PDE基因家族基因產(chǎn)物數(shù)mRNA剪切產(chǎn)物數(shù)PDE1CaM依賴性PDEs39以上PDE2cGMP激活型PDEs12PDE3cGMP 抑制型PDEs22以上PDE4cAMP專一型PDEs415以上PDE5cGMP專一型PDEs22PDE6光受體PDEs32PDE7高親和性cAMP專一型PDEs11PDE各亞型

23、結(jié)構(gòu)模式圖4、產(chǎn)生脂類衍生物第二信使的相關(guān)酶7類：磷脂酶A1磷脂酶A2磷脂酶磷脂酶C（PLC）磷脂酶D（PLD）磷脂酰肌醇激酶（磷脂酰肌醇激酶（PIK，（PI3K, PI4K, PI5K ）PLC四類：磷脂酰肌醇專一性PLC（PI-PLC 或cPI-PLC）又分為5類磷脂酰膽堿專一性PLC（PC-PLC）磷脂酸專一性PLC（PA-PLC）糖磷脂酰肌醇專一性PLC（GPI-PLC） 3種磷脂酰肌醇專一性PLC PI-PLC的結(jié)構(gòu)示意圖PLDPLD的主要底物是磷脂酰膽堿產(chǎn)生磷脂酸磷脂酸和膽堿膽堿也可催化磷脂酰膽堿中的磷脂?；D(zhuǎn)移到乙醇胺或乙醇上，合成磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺和磷脂酰磷脂酰膽堿膽堿。

24、磷脂酰肌醇激酶磷脂酰肌醇激酶 （PIK）催化肌醇基團(tuán)磷酸化的激酶PI4KPI5KPI3KPI3K由催化亞基和調(diào)節(jié)亞基組成催化亞基的結(jié)催化亞基的結(jié)構(gòu)：調(diào)節(jié)亞基結(jié)合結(jié)構(gòu)域、RAS結(jié)合結(jié)構(gòu)域、催化結(jié)構(gòu)域、Ser/Thr蛋白激酶結(jié)構(gòu)域調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基：含有N端的SH3結(jié)構(gòu)域、Pro結(jié)構(gòu)域、催化亞基結(jié)合結(jié)構(gòu)域、C端的SH2結(jié)構(gòu)域(五）NO和NO合酶NO是重要的第二信使，介導(dǎo)體內(nèi)多種自分泌和旁分泌激素的信號(hào)傳導(dǎo)，半衰期只有30SEC。 NOS（nitric oxide synthase)1.組成型（cNOS）nNOS eNOS 2.誘導(dǎo)型 iNOS新分類：NOS、 NOS 、 NOS ，相當(dāng)于原來(lái)的n，i

25、，e。NOS的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：Acetylcholine乙酰膽堿Arginine(精氨酸）citrulline Guanylate NO的靶酶NO作用：改變代謝輔助因子的氧化還原狀態(tài)，或與巰基或氨基結(jié)合。NO的生理作用：激活鳥苷酸環(huán)化酶 ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶 環(huán)氧化酶 （五）信號(hào)蛋白銜接的分子基礎(chǔ)SH2結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 約100個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，識(shí)別蛋白質(zhì)分子中的磷酸化的酪氨酸殘基酪氨酸殘基及周圍的氨基酸殘基所組成的模序，并與磷酸化酪氨酸的磷酸基團(tuán)磷酸化酪氨酸的磷酸基團(tuán)結(jié)合。SH3結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 由50-100個(gè)氨基酸殘基組成常存在于含SH2結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)中，也可存在于不含SH2的蛋白質(zhì)中，識(shí)別識(shí)別9個(gè)或個(gè)

26、或10個(gè)富含脯氨酸的序列個(gè)富含脯氨酸的序列。PH結(jié)構(gòu)域（pleckstrin homology) 100-120個(gè)氨基酸組成的功能性結(jié)構(gòu)域 存在于多種細(xì)胞骨架蛋白、Ser/Thr蛋白激酶、酪氨酸蛋白激酶、G蛋白亞基、PLC及其它信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子。 同源性20-25%，但空間結(jié)構(gòu)都有2個(gè)片層和一個(gè)C端的螺旋組成。 主要功能：使配體蛋白結(jié)合于細(xì)胞膜上配體蛋白結(jié)合于細(xì)胞膜上有利于酶活性的發(fā)揮，是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與磷脂相互作用的基礎(chǔ)。錨蛋白重復(fù)序列錨蛋白重復(fù)序列（ankyrin(ANK) repeat）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由33個(gè)氨基酸殘基組成。22，N端一側(cè)的2個(gè)折疊為反向平行的發(fā)卡結(jié)

27、構(gòu)，接著為兩個(gè)螺旋，兩個(gè)螺旋的長(zhǎng)軸均與 發(fā)卡排列成L型。分布分布：多種蛋白質(zhì)包括CDK抑制劑、多種轉(zhuǎn)錄分子、發(fā)育調(diào)控基因和多種膜結(jié)合蛋白。 2細(xì)胞受體 是一種能識(shí)別和選擇性結(jié)合某種配體的的大分子，當(dāng)與配體結(jié)合后通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用將胞外信號(hào)轉(zhuǎn)化為胞內(nèi)信號(hào)，以啟動(dòng)一系列過(guò)程，最終表現(xiàn)為生物學(xué)效應(yīng)。 膜受體-配體依賴性離子通道受體1細(xì)胞膜受體細(xì)胞膜受體，配體在細(xì)胞外發(fā)揮激活受體的作用，主要是神經(jīng)遞質(zhì)2在細(xì)胞內(nèi)的膜性成分在細(xì)胞內(nèi)的膜性成分，配體在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮激活受體的作用通道打開或者關(guān)閉組成組成：配體結(jié)合部位配體結(jié)合部位和離子通道離子通道，陽(yáng)離子通道入口處的氨基酸殘基帶負(fù)電荷，陰離子通道則帶正電荷，因此能

28、選擇性的通過(guò)陽(yáng)離子或陰離子。G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)（1）受體的結(jié)構(gòu)特征（2）配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域 生物胺類的配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域：保守的跨膜結(jié)構(gòu)域是配體的結(jié)合部位，不同的配體結(jié)合部位不同，2腎上腺素受體點(diǎn)突變發(fā)現(xiàn)第三個(gè)跨膜螺旋的Asp113能與質(zhì)子化的氨基酸殘基結(jié)合，第二個(gè)螺旋的ASP79是GPCR家族的一個(gè)高度保守的氨基酸殘基。用Ala取代ASP 則配體與受體的結(jié)合能力下降。 多肽類的配體結(jié)合部位多肽類的配體結(jié)合部位： 配體的胞外第三個(gè)環(huán)。（3）胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域 胞內(nèi)第三個(gè)環(huán)的N端和第2個(gè)環(huán)的一些氨基酸殘基決定受體與G蛋白的相互作用的特異性。該部位含有多個(gè)Ser 和Thr殘基，可被PKC、

29、PKA等磷酸化。單個(gè)跨膜螺旋受體（1）蛋白酪氨酸激酶受體配體為大多數(shù)的生長(zhǎng)因子。分為6個(gè)結(jié)構(gòu)域：胞外結(jié)構(gòu)域胞外結(jié)構(gòu)域 ：由500-850個(gè)氨基酸組成， 是配體結(jié)合部位跨膜區(qū)域跨膜區(qū)域 ：由22-26個(gè)氨基酸組成的一個(gè)螺旋高度疏水區(qū) 近膜結(jié)構(gòu)域近膜結(jié)構(gòu)域：將跨膜區(qū)與激酶結(jié)構(gòu)域分開 酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域：是所有RTK最保守的部分，是ATP結(jié)合位點(diǎn)，由N末端的5個(gè)片層和1個(gè)螺旋組成。 激酶插入序列激酶插入序列：PDGF、FGF 含有100個(gè)氨基酸組成的插入序列， 將激酶結(jié)構(gòu)域分開。包括自磷酸化的結(jié)合位點(diǎn)。 羧基末端尾巴羧基末端尾巴：含有幾個(gè)自磷酸化的位點(diǎn)，對(duì)受體的蛋白酪氨酸激酶的功能起抑

30、制作用。（2）蛋白絲氨酸和蘇氨酸激酶受體轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子受體家族屬于蛋白絲氨酸、蘇氨酸激酶受轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子受體家族屬于蛋白絲氨酸、蘇氨酸激酶受體。體。TR 、TR 分別為55KD和70KD的糖蛋白。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：核心多肽由500-570個(gè)氨基酸殘基組成胞外部分胞外部分：150個(gè)氨基酸，糖基化，且含有10個(gè)以上的半胱氨酸殘基。激酶結(jié)構(gòu)域激酶結(jié)構(gòu)域：Ser/Thr蛋白激酶的規(guī)范序列。 TR 能進(jìn)行自磷酸化和磷酸化TR 的Ser/Thr氨酸殘基， TR 、TR 結(jié)合ATP的磷酸基團(tuán)的殘基位于TR 的3折疊的賴氨酸殘基和甘氨酸殘基環(huán)的G217延伸的延伸的C末端末端： TR 有， TR 缺乏。（3）非催化

31、型單次跨膜受體-細(xì)胞因子受體細(xì)胞因子受體的結(jié)構(gòu)：分為4類：類造血生長(zhǎng)因子受體類IFN/ 、IFN 受體型細(xì)胞因子受體為TNF受體FAS、CD40、NGF結(jié)合蛋白型細(xì)胞因子受體免疫球蛋白樣受體（4）具有鳥嘌呤環(huán)化酶活性的受體配體：心鈉素和鳥苷蛋白受體的結(jié)構(gòu)：同源三聚體或四聚體組成，亞基間通過(guò)胞外的氫鍵連接。每個(gè)亞基分為：胞外受體結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)域、激酶樣結(jié)構(gòu)域、C末端的鳥苷酸環(huán)化酶結(jié)構(gòu)域 胞內(nèi)受體胞內(nèi)受體胞內(nèi)受體的基本結(jié)構(gòu)三、信號(hào)傳導(dǎo)的重要通路（一）通過(guò)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo) 親脂性分子-胞內(nèi)受體-激活特定的基因表達(dá)初級(jí)反應(yīng)-次級(jí)反應(yīng)NO-可溶性鳥苷酸環(huán) 化酶(二）通過(guò)細(xì)胞膜受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)1.

32、離子通道偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)2.G蛋白偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)3.酶偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)1.離子通道偶聯(lián)的受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)主要是神經(jīng)細(xì)胞或其他可興奮細(xì)胞的突觸信號(hào)傳導(dǎo)配體受體結(jié)合離子通道開放-胞外化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)分布在細(xì)胞膜上-4次跨膜蛋白細(xì)胞器上6次跨膜蛋白2.G蛋白偶聯(lián)受體的信號(hào)傳導(dǎo)通路（1）cAMP信號(hào)通路（2）磷脂酰肌醇信號(hào)通路cAMP信號(hào)通路5種成分：Rs、Gs AC 當(dāng)細(xì)胞未受激素刺激時(shí)，Gs處于非活化狀態(tài)，Gs蛋白為異三聚體， 亞基與GDP結(jié)合，此時(shí)AC沒(méi)有活性，當(dāng)激素與受體結(jié)合時(shí)，導(dǎo)致受體的構(gòu)象發(fā)生改變，暴露出與Gs的結(jié)合位點(diǎn)，膜的流動(dòng)性使激素受體復(fù)合物與Gs結(jié)合

33、，Gs的亞基發(fā)生改變，排斥GDP，結(jié)合GTP ，解離為 亞基和亞基復(fù)合物，暴露出 亞基與AC的結(jié)合位點(diǎn)，激活A(yù)C，使ATPcAMP-PKA活化使某些蛋白的絲AA和蘇AA殘基磷酸化改變這些蛋白質(zhì)的活性-影響物質(zhì)代謝和基因表達(dá)調(diào)控。 R i、 Gi、AC 當(dāng)Ri與 Gi結(jié)合時(shí)，Gi活化 ，Gi與GTP結(jié)合時(shí)，Gi的亞基與亞基解離，Gi可直接抑制AC的活性，另一方面，解離的亞基可與Gs結(jié)合，阻斷其對(duì)AC的活化。 第二信使的產(chǎn)生G蛋白活化后暴露出與腺苷酸環(huán)化酶的結(jié)合位點(diǎn)，使ATP轉(zhuǎn)化為cAMP第二信使的滅活 cAMP在環(huán)核甘酸磷酸二酯酶(PDE)的作用下降解為5-AMP使信號(hào)終止。cAMP使蛋白激酶A

34、活化磷脂酰肌醇信號(hào)通路當(dāng)細(xì)胞外信號(hào)與細(xì)胞膜上的G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，通過(guò)激活Gq，激活細(xì)胞膜上的磷脂酶C，將細(xì)胞膜上的4，5二磷脂酰肌醇（PIP2） 1，4，5，三磷脂酰肌醇（IP3）和二脂酰甘油 （DG）兩個(gè)第二信使。因此也叫雙信號(hào)途徑。IP3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的IP3受體結(jié)合，使細(xì)胞質(zhì)中的Ca2+升高。Ca2+作為細(xì)胞的第三信使，產(chǎn)生廣泛的作用，活化各種Ca2+依賴的激酶。Ca2+與CaM結(jié)合活化鈣調(diào)蛋白激酶，使其活化。DAG結(jié)合于細(xì)胞膜上，可活化膜結(jié)合的PKC。PKC在未受刺激的細(xì)胞中以非活化形式分布于細(xì)胞溶質(zhì)中，當(dāng)細(xì)胞接受外界信號(hào)時(shí)，細(xì)胞膜上DAG瞬間積累，由于細(xì)胞中的Ca2+增高，使細(xì)胞質(zhì)中的

35、PKC轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上，被DAG活化，進(jìn)而使不同類型的細(xì)胞中的蛋白質(zhì)的絲AA和蘇AA殘基磷酸化。產(chǎn)生眾多的生理效應(yīng)和包括短期生理效應(yīng)和長(zhǎng)期生理效應(yīng)。IP3的降解是通過(guò)依次的去磷酸化。DAG的降解可被DAG激酶磷酸化為磷脂酸，進(jìn)入磷脂酸肌醇循環(huán)，也可被DAG脂酶水解為單脂酰甘油。DAG長(zhǎng)期效應(yīng)的維持，可通過(guò)磷脂酶使細(xì)胞膜上的磷脂酰膽堿斷裂產(chǎn)生。 PKCPKC是 鈣和磷脂酰絲氨酸依賴性酶，具有廣泛的作用底物，參入眾多的生理過(guò)程，包括細(xì)胞分泌和肌肉收縮的短期生理效應(yīng)和細(xì)胞增殖分化有關(guān)的長(zhǎng)期生理效應(yīng)。在許多細(xì)胞中PKC的活化可增強(qiáng)特殊基因的轉(zhuǎn)錄，至少有兩條途徑（1）PKC激活一條蛋白激酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致

36、與DNA特殊序列結(jié)合的基因調(diào)控蛋白的磷酸化，進(jìn)而增強(qiáng)特殊基因的轉(zhuǎn)錄；（2）PKC的活化導(dǎo)致抑制蛋白的磷酸化從而使細(xì)胞質(zhì)中基因調(diào)控蛋白擺脫抑制狀態(tài)而釋放出來(lái)，進(jìn)入細(xì)胞核，刺激特殊基因的轉(zhuǎn)錄。（三）酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo) 當(dāng)細(xì)胞外的配體與受體結(jié)合，可激活受體胞內(nèi)段的酶活性。有5類 （1）受體酪氨酸激酶 （2）受體絲氨酸/蘇氨酸激酶 （3）受體酪氨酸磷酸脂酶 （4）受體鳥苷酸環(huán)化酶 （5）酪氨酸蛋白激酶聯(lián)系的受體1.受體酪氨酸激酶及RTK-RAS蛋白信號(hào)通路受體的特點(diǎn)是單次跨膜的蛋白質(zhì) 配體與受體結(jié)合發(fā)生構(gòu)象改變，使受體發(fā)生二聚化，二聚化的受體使彼此的酪氨酸殘基磷酸化而激活，激活的RTK可結(jié)合多種

37、具有SH2的結(jié)合蛋白和信號(hào)蛋白。 接頭蛋白可偶聯(lián)活化的受體和其它信號(hào)分子。它既具有SH2又具有SH3。 GTP活化蛋白（GAP）。它既具有SH2又具有 SH3。 RAS蛋白 是ras基因的表達(dá)產(chǎn)物，是一種小的GTP結(jié)合蛋白，具有GTP酶活性，也是一種分子開關(guān) ，結(jié)合GTP 而活化，結(jié)合GDP而失活。RAS的活化需要GRF（GEF）和GAP的作用。GRF 促進(jìn)RAS釋放GDP，結(jié)合GTP，從失活狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)。GRF有SH3不能直接與受體結(jié)合，需要通過(guò)接頭蛋白結(jié)合。GRF使RAS 蛋白活化。 活化的RAS蛋白可激活一條高度保守的磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)。MAPKKK(c-raf)MAPKK-MAPK-

38、進(jìn)入細(xì)胞核-激活相應(yīng)基因的表達(dá)。在有些突變的細(xì)胞中，組成型的活化Ras蛋白，即使在缺少配體的條件下也會(huì)發(fā)生細(xì)胞的應(yīng)答反應(yīng)。已有大量的研究表明有30%的人類腫瘤與RAS基因突變有關(guān)，突變的Ras蛋白被鎖定在開啟狀態(tài)（RAS-GTP），結(jié)果引起贅生性細(xì)胞轉(zhuǎn)化，從而引起腫瘤的發(fā)生。RTK - RAS信號(hào)通路概括為配體RTK-受體二聚化使彼此的酪氨酸殘基磷酸化-含有SH2的adaptor結(jié)合GRFRASRaf（MAPKKK）-MAPKKMAPK進(jìn)入細(xì)胞核激活其它激酶和基因調(diào)控蛋白的磷酸化修飾。已知的MAPK途徑1.ERK信號(hào)通路：ras-raf-1MEK-ERK 信號(hào)通路2.JNK信號(hào)系統(tǒng) ：MEKK

39、-JNKK-JNKJNK（是指可使轉(zhuǎn)錄因子c-jun氨基末端磷酸化的蛋白激酶）這一信號(hào)通路接受小G蛋白R(shí)ac和cdc42Hs傳遞的信號(hào)。3.P38-MAPK信號(hào)通路脂多糖結(jié)合CD41受體后將信號(hào)P38-MAPK信號(hào)傳導(dǎo)一些應(yīng)急因子和細(xì)胞因子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡時(shí)，也通過(guò)該信號(hào)通路。ASK1-MKK1/MKK6-P38促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子TCG、ATF-2、MEF-2C等磷酸化，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。PI-3K-PKB信號(hào)傳導(dǎo)途徑PI-3-K是特異性磷脂酰肌醇3位羥基磷酸化酶，由P110和P85兩種亞基構(gòu)成，前者是催化亞基，后者是調(diào)節(jié)亞基。P85含有P110結(jié)合區(qū)及SH2及SH3結(jié)構(gòu)域，可與磷酸化的受體酪氨酸激酶結(jié)合。P110亞基