第五章細胞的信號轉導

第五章細胞的信號轉導細胞信號轉導(signaltransduction)的概念：

信息分子將調節(jié)機體生命活動的信號傳遞給靶細胞（targetcell），靶細胞通過其信號接收裝置——受體（receptor）將信號識別、放大并轉換，從而產(chǎn)生多種細胞內生物學效應。細胞間信號的轉導包括幾個方面：信號分子(第一信使)

細胞表面受體跨膜轉導系統(tǒng)(產(chǎn)生第二信使)

胞內信號轉導系統(tǒng)

主要內容胞外信號受體G蛋白第二信使與下游信號傳導途徑第一節(jié)胞外信號特點：特異性、高效性、可滅活性一、內分泌激素低濃度、全身性、長時效二、神經(jīng)遞質時間短、作用距離短、局部濃度高三、細胞因子旁分泌作用、自分泌作用四、氣體分子

NO、CO，直接跨膜、局部作用

第二節(jié)受體受體的基本概念膜受體的結構類型膜受體的特性膜受體的數(shù)量與分布一、受體的基本概念

受體(receptor)：一種蛋白質，存在于細胞膜或者細胞內，能接受外界信號并將該信號轉化為細胞內的一系列生物化學反應，從而對細胞的結構和功能產(chǎn)生影響。

細胞膜受體、細胞內受體配體(ligand)：受體所接受的外界信號，通稱為配體。包括神經(jīng)遞質、激素、生長因子、光子、其他細胞外信號。二、膜受體的結構和類型（一）膜受體的化學成分和結構

1、化學成分：

糖蛋白、脂蛋白和糖脂蛋白

2、結構：跨膜蛋白，3個結構域細胞外域：親水——識別部跨膜域：疏水——轉換部細胞內域：親水——效應部膜受體3個部分可以是同一蛋白的不同亞基，也可以是不同的蛋白分子組成的蛋白復合體。一條肽鏈構成的受體為單體型受體，例生長因子受體、細胞因子受體等。兩條以上多肽鏈構成的受體為復合型受體，例胰島素受體、N－乙酰膽堿受體（α2βγσ)。（二）膜受體的類型（據(jù)活性分類）生長因子類受體：具酪氨酸激酶活性某些神經(jīng)遞質的受體：離子通道(配體閘門通道)G蛋白偶聯(lián)受體配體1、受體型酪氨酸激酶細胞膜上：具跨膜結構配體結合區(qū)跨膜區(qū)激酶活性區(qū)

舉例2、配體門控性離子通道常為多亞基配體-受體→通道狀態(tài)改變每個亞單位帶4個疏水跨膜區(qū)；每個亞單位的羧基端和氨基端均朝向細胞外基質；每個亞單位M2越膜區(qū)與離子通過有關。3、G蛋白偶聯(lián)受體一條多肽鏈組成，7個跨膜疏水區(qū)氨基端朝向胞外，羧基端朝向胞內氨基端具糖基化位點，胞內具有可被磷酸化的位點①結構：細胞外區(qū)（配體結合區(qū)）跨膜區(qū)細胞質區(qū)（有G蛋白結合部位）

②機制：在細胞膜中與效應器是分開的，必須偶聯(lián)一種結合GTP的蛋白（G蛋白），才能將信號轉給效應器。三、膜受體的特性（一）特異性:立體構象互補（二）可飽和性（三）高親和力（四）可逆性（五）特定的組織定位四、膜受體的數(shù)量和分布

細胞受體1受體2受體3……受體細胞1細胞2細胞3……生理情況下，受體數(shù)目可以受微環(huán)境調節(jié)第三節(jié)G蛋白G蛋白家族G蛋白作用機制G蛋白：鳥苷酸結合蛋白，總稱。共同特征：三個亞基構成異聚體（αβγ）具結合GTP和GDP能力，并具GTP酶活性構象改變可激活效應蛋白一、G蛋白家族據(jù)α亞單位結構與活性可分3類。

Gs家族：激活

Gi家族：抑制

Gq家族：了解不深二、G蛋白的作用機制1、靜息：α－β－γ－GDP，與受體分離2、L-R，R構象改變，與α接觸，α親和力改變，結合GTP，α與βγ分離，與受體分離（α-GTP,功能狀態(tài)）3、L-R分離，α水解GTP成GDP，構象改變，與效應蛋白分離，恢復靜息G蛋白β亞單位的作用：調節(jié)G蛋白作用強度。濃度高→靜息G蛋白→G蛋白作用小濃度低→游離α亞單位→G蛋白作用大效應蛋白種類：取決于細胞的類型和α亞單位類型第四節(jié)

第二信使及其介導的下游信號途徑第一信使（firstmessenger）：各種細胞外信息分子，激素，神經(jīng)遞質，局部化學介導因子等。第二信使（secondmessenger）：第一信使與其特異受體結合后，激活的受體，刺激膜內特定的效應酶或離子通道，而在胞漿內產(chǎn)生的小分子信使物質。腺苷酸環(huán)化酶與cAMP信號轉導通路鳥苷酸環(huán)化酶與cGMP信號轉導通路磷脂酰肌醇信號通路一、腺苷酸環(huán)化酶（AC）與cAMP信號轉導通路1、AC：膜結合蛋白

G蛋白的效應分子

ATP→cAMP

6種亞型：組織特異性AC結構特點：

M1、M2兩大疏水區(qū)，氨基端羧基端均向細胞質側，C1、C2兩大活性區(qū)域功能：催化ATP成cAMP2、cAMP信號通路

L-R→G蛋白活化→

AC激活→

cAMP→cAMP依賴性蛋白激酶A（PKA）→cAMP反應元件結合蛋白（基因轉錄調節(jié)因子）→結合于基因CRE區(qū)→啟動基因表達→蛋白產(chǎn)生→生物學效應L-R→G蛋白活化→

AC激活→

cAMP→離子通道舉例3、cAMP信號通路的調控G蛋白的調節(jié)鈣調素/Ca2+的活化(也可激活AC)環(huán)核苷酸磷酸二酯酶對cAMP的降解

二、鳥苷酸環(huán)化酶與cGMP傳導通路1、鳥苷酸環(huán)化酶（GC）：膜結合性和可溶性的膜結合性GC：跨膜蛋白，受體和酶的雙重作用可溶性GC：胞質中，需要NO（第二信使）的激活2、cGMP信號傳導通路膜結合型GC：L-R→GC激活→cGMP→活化cGMP依賴性蛋白激酶（PKG）→進一步激活酶蛋白→產(chǎn)生效應L-R→GC激活→cGMP→離子通道可溶性GC：乙酰膽堿（精氨酸等）→NO細胞外NO→外源物質入細胞→NOGC激→cGMP→激活PKG→細胞效應→舉例：硝酸甘油治療缺血性心臟?。合跛岣视汀毎鶱O→GC活化→cGMP→激活PKG→肌動蛋白-肌球蛋白復合物抑制→平滑肌松弛，血管擴張→缺血緩解三、磷脂酰肌醇信號通路G蛋白偶聯(lián)的信號通路L-R→PLC活化→PIP2分解為DAG和IP3（第二信使）第四節(jié)信號轉導途徑的主要特點一、蛋白質的磷酸化和去磷酸化蛋白磷酸化蛋白激酶↑↓磷酸酶蛋白去磷酸化二、級聯(lián)反應：一系列酶促反應僅通過單一化學分子調節(jié)使信號逐漸放大三、通用性與特異性通用性：途徑通用特異性：受體特異四、胞內途徑的相互交叉信號轉導與疾病1、受體缺陷：重癥肌無力，自身免疫病，抗乙酰膽堿受體的抗體，受體破壞。2、G蛋白功能異常

霍亂霍亂毒素A亞基入細胞→NAD+中的ADP核糖基不可逆的結合到G蛋白α