第5章細(xì)胞通訊2

15.4PKA信號(hào)途徑◆PKA系統(tǒng)又稱cAMP信號(hào)途徑，是蛋白激酶A系統(tǒng)的簡稱(proteinkinaseAsystem,PKA)；◆該系統(tǒng)屬G蛋白偶聯(lián)受體信號(hào)傳導(dǎo)；◆在該系統(tǒng)中,細(xì)胞外信號(hào)要被轉(zhuǎn)換成第二信使cAMP引起細(xì)胞反應(yīng)。表面受體G蛋白偶聯(lián)受體，如腎上腺素（β型）受體、胰高血糖素受體、視紫紅質(zhì)等G蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的橋梁，將受體與效應(yīng)物聯(lián)系起來效應(yīng)物腺苷酸環(huán)化酶和磷脂酶等，催化單位G蛋白偶聯(lián)的膜結(jié)合機(jī)器3受體、G蛋白和效應(yīng)物三個(gè)反應(yīng)過程：G蛋白被受體激活；G蛋白將信號(hào)向效應(yīng)物轉(zhuǎn)移；應(yīng)答終止4

●激活型

激活型的信號(hào)（腎上腺素、胰高血糖素等）→激活型的受體→激活型的G蛋白（Gs）→腺苷酸環(huán)化酶活性↑;從而提高cAMP的濃度引起細(xì)胞的反應(yīng)?！褚种菩?/p>

抑制型的信號(hào)→抑制型的受體→抑制型的G蛋白（Gi）→腺苷酸環(huán)化酶活性↓；從而降低cAMP的濃度引起細(xì)胞的反應(yīng)。5激活型與抑制型受體進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)的效應(yīng)6CA激活與cAMP的產(chǎn)生7蛋白激酶A與底物磷酸化●PKA結(jié)構(gòu)：2個(gè)調(diào)節(jié)亞基和2個(gè)催化亞基。●激活:

cAMP連接2個(gè)調(diào)節(jié)亞基，導(dǎo)致2個(gè)調(diào)節(jié)亞基和2個(gè)催化亞基分離，2個(gè)分離的催化亞基具有酶活性，可使靶酶的絲氨酸殘基磷酸化，最終導(dǎo)致糖原分解。

8蛋白激酶A的激活9蛋白激酶A的胞質(zhì)和細(xì)胞核功能

被激活的蛋白激酶A可以以兩種方式起作用:

2個(gè)分離的催化亞基具有酶活性，可使靶酶的絲氨酸殘基磷酸化。

PKA還可以轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中磷酸化某些重要的核蛋白，其中主要是CREB（cAMPresponseelementbindingprotein）。

10PKA的胞質(zhì)和核功能11cAMP途徑的信號(hào)解除和抑制信號(hào)解除●通過磷酸二酯酶將cAMP降解,形成5‘-AMP；●通過抑制型的信號(hào)作用于Ri,然后通過Gi起作用。

●受體的內(nèi)吞作用12cAMP的合成與分解13cAMP信號(hào)的抑制14毒素對(duì)cAMP信號(hào)途徑的影響◆霍亂毒素(choleratoxin)

能把NAD+上的NAD-核糖轉(zhuǎn)移到Gs蛋白的α亞基上，使G蛋白核糖化(ADP-ribosylation),抑制GTPase活性，這樣將抑制GTP的水解，永遠(yuǎn)處于激活狀態(tài)?！舭偃湛榷舅?whoopingcouchtoxin)

作用機(jī)理同霍亂毒素不同，但是使Gi蛋白進(jìn)行ADP核糖化,阻止Gi蛋白α亞基上的GDP被GTP取代,其結(jié)果也是使cAMP的濃度增加。15核糖化作用16作用于G蛋白的毒素A、不能水解B、不能取代175.5磷脂酰肌醇信號(hào)途徑

(PhosphatidylinositolSignaling)G蛋白偶聯(lián)受體系統(tǒng)的一種。該通路也稱IP3(肌醇三磷酸)

、DAG（二酰甘油）、Ca2+信號(hào)通路；通過蛋白激酶C引起級(jí)聯(lián)反應(yīng)，進(jìn)行細(xì)胞應(yīng)答，或稱為PKC(ProteinkinaseC)系統(tǒng)。肌醇磷脂酰肌醇三磷酸18磷脂肌醇信號(hào)途徑19信號(hào)分子與系統(tǒng)組成

信號(hào)分子

刺激肌醇酯(inositollipids)的信號(hào)分子有各種激素、神經(jīng)遞質(zhì)類和一些局部介質(zhì)。這些信號(hào)分子通過與受體的結(jié)合，并進(jìn)一步激活磷酸酯酶Cβ，產(chǎn)生兩個(gè)第二信使。

信號(hào)分子靶細(xì)胞反應(yīng)腎上腺素肝細(xì)胞（α1受體）糖原裂解加壓素肝細(xì)胞糖原裂解PDGF成纖維細(xì)胞細(xì)胞增殖乙酰膽堿平滑肌（毒蠅堿性受體）收縮凝血酶血小板凝結(jié)20系統(tǒng)組成（膜結(jié)合機(jī)器）和特點(diǎn)●受體●Gq蛋白●磷脂酶Cβ哺乳動(dòng)物主要的三體G蛋白22PKC途徑第二信使的產(chǎn)生◆磷脂酶Cβ的激活◆磷酯酶Cβ能夠?qū)①|(zhì)膜上的PIP2水解成兩個(gè)第二信使:肌醇三磷酸(IP3)和二酰甘油(DAG)。PIP2是質(zhì)膜上磷脂酰肌醇的衍生物。◆IP3啟動(dòng)第二信使Ca2＋的釋放23DAG和IP3的產(chǎn)生24IP3動(dòng)員細(xì)胞Ca2+

釋放◆IP3

（肌醇三磷酸）是水溶性的，生成后進(jìn)入胞質(zhì)溶膠，通過擴(kuò)散與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上特異的受體結(jié)合?！鬒P3與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中Ca2+通道受體結(jié)合，打開通道，釋放Ca2+

；同樣胞外Ca2+也進(jìn)入細(xì)胞。◆IP3雖不直接激活蛋白激酶C，但它動(dòng)員了Ca2+從鈣庫中釋放，因此蛋白激酶C的激活是3種第二信使共同作用的結(jié)果。蛋白激酶C的激活◆PIP2水解釋放出的DAG是水不溶的(非極性的)，一直停留在質(zhì)膜上?！粢坏㊣P3動(dòng)員釋放了Ca2+,DAG和在Ca2+的存在下使PKC結(jié)合到質(zhì)膜上并使之激活。25PKC途徑信號(hào)的放大作用蛋白激酶C(ProteinkinaseC,PKC)◆PKC只有一條肽鏈，PKA有四個(gè)亞基◆PKC是鈣和磷脂依賴性酶，它的激活需有Ca2+、DAG的存在?！鬚KC親水性的催化活性中心，疏水性的膜結(jié)合區(qū)?！鬚KC與PKA激活靶蛋白的作用位點(diǎn)都是絲氨酸或蘇氨酸，使之磷酸化。26PKC的作用機(jī)理◆蛋白激酶C是將靶蛋白的絲氨酸和蘇氨酸殘基磷酸化的酶，與cAMP途徑的蛋白酶酶A類似。

◆蛋白激酶C能激活細(xì)胞質(zhì)中的某些酶，參與生化反應(yīng)的調(diào)控；如使糖原磷酸化酶磷酸化（肝）。◆同時(shí)也能作用于細(xì)胞核中的轉(zhuǎn)錄因子，參與基因表達(dá)的調(diào)控，多與細(xì)胞的生長和分化有關(guān)。27蛋白激酶C的激活與基因調(diào)控促分裂原活化蛋白激酶核因子κβ28第二信使Ca2+的作用◆由IP3動(dòng)員釋放到細(xì)胞內(nèi)的Ca2+除了參與蛋白激酶C的激活外，在細(xì)胞的生命活動(dòng)中還有許多重要作用：細(xì)胞分裂、分泌活動(dòng)、受精、突觸傳遞、代謝以及其他細(xì)胞活動(dòng)。

◆鈣調(diào)蛋白(calmodulin)

鈣調(diào)蛋白只存在于真核生物中。鈣調(diào)蛋白的外形似啞鈴，有2個(gè)球形的末端，可各結(jié)合2個(gè)Ca2+

，中間為一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)。

Ca2+濃度升高，鈣調(diào)蛋白與Ca2+結(jié)合，引起構(gòu)型變化，增強(qiáng)鈣調(diào)蛋白與許多效應(yīng)物結(jié)合的親和力。29鈣調(diào)蛋白的激活作用Ca-M蛋白激酶30PKC信號(hào)途徑的終止DAG信號(hào)的解除

DAG只是由PIP2水解得到的暫時(shí)性產(chǎn)物,壽命只有幾秒鐘,靠兩種方式進(jìn)行降解:◆被DAG磷酸激酶磷酸化,生成磷脂酸(PA),PA被轉(zhuǎn)化為CMP-磷脂酸,再與肌醇作用合成磷脂肌醇(PI)。◆被DAG酯酶水解生成單脂酰甘油,進(jìn)一步水解成自由的多不飽和脂肪酸和花生四烯酸甘油。31IP3作用的終止◆IP3的水解在5’磷酸酶的作用下,水解為I(1,4)P2,并進(jìn)一步水解成肌醇。5’磷酸酶是一種膜結(jié)合的酶。◆在胞漿的肌醇磷酸脂3-激酶的作用下IP3被磷酸化成I(1,3,4,5)P4。32Ca2+信號(hào)解除●IP4參與打開細(xì)胞質(zhì)膜上的Ca2+

通道,使細(xì)胞質(zhì)中的Ca2+較為持久地增高。●胞內(nèi)Ca2+濃度持久地升高,可激活Ca2+-ATP酶（質(zhì)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的鈣泵），從而降低胞質(zhì)中的Ca2+，使胞質(zhì)中的Ca2+迅速恢復(fù)到基態(tài)水平(10-7M),并使活性CaM-酶復(fù)合物解離,從而酶失去活性,細(xì)胞反應(yīng)終止33視紫紅質(zhì)介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)視桿細(xì)胞視紫紅質(zhì)cGMP磷酸脂酶腺苷酸環(huán)化酶——cAMP——PKA磷脂酶Cβ——IP3、DAG和Ca2+——PKC和CaMK+通道cGMP磷酸脂酶——GMP——Ca2+通道關(guān)閉信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)異常的發(fā)生環(huán)節(jié)無論是配體、受體或受體后信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)障礙都可能會(huì)影響到最終效應(yīng)，使細(xì)胞增殖、分化、凋亡、代謝或功能失常，并導(dǎo)致疾病。

以尿崩癥為例

ADHV2

受體位于遠(yuǎn)端腎小管或集合管上皮細(xì)胞膜上，當(dāng)ADH（抗利尿激素）與受體結(jié)合時(shí)激活GsAC活性PKA使微絲微管磷酸化促進(jìn)位于胞漿內(nèi)的水通道蛋白插入集合管上皮細(xì)胞管腔側(cè)膜管腔內(nèi)水進(jìn)入細(xì)胞腎小管腔內(nèi)的尿液濃