酚羥基與蛋白修飾年諾貝爾獎

酚羥基與蛋白修飾年諾貝爾獎第一頁，共五十七頁，2022年，8月28日細胞通訊(cellcommunication)：一個細胞發(fā)出的信息通過介質(zhì)傳遞到另一個細胞產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)的過程。第二頁，共五十七頁，2022年，8月28日細胞通訊的三種方式及其反應(yīng)信號分子；細胞表面分子粘著或連接；細胞外基質(zhì)第三頁，共五十七頁，2022年，8月28日兩類信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑通過G蛋白受體具有酶活性第四頁，共五十七頁，2022年，8月28日受體Receptor細胞膜上或胞內(nèi)能特異識別生物活性分子信號分子與之結(jié)合，進而引起生物學(xué)效應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)，或個別糖脂第五頁，共五十七頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)受體分類細胞膜表面受體（多肽、兒茶酚胺）胞漿/核內(nèi)受體（類固醇激素、甲狀腺素、前列腺素）1.與G蛋白偶聯(lián)的受體：A激酶、C激酶通路2.含內(nèi)在酶結(jié)構(gòu)的受體：酪氨酸激酶、G激酶通路3.與胞漿中蛋白激酶偶聯(lián)的受體4.離子通道受體第六頁，共五十七頁，2022年，8月28日環(huán)化受體(配體依賴性離子通道)蛋白質(zhì)受體結(jié)構(gòu)第七頁，共五十七頁，2022年，8月28日G蛋白偶聯(lián)受體（蛇型受體/七個跨膜α螺旋受體）第八頁，共五十七頁，2022年，8月28日單個跨膜α螺旋受體酪氨酸蛋白激酶受體（催化型受體）：受體胞內(nèi)區(qū)具有激酶活性。如：EGF受體、IGF受體與胞漿中蛋白激酶偶聯(lián)的受體：受體自身沒有激酶活性，但與配體結(jié)合后可偶聯(lián)胞漿中的T激酶。如：生長素受體、干擾素受體第九頁，共五十七頁，2022年，8月28日催化型受體特點胞外N端：配體結(jié)合區(qū)1個跨膜α螺旋：高度疏水胞內(nèi)C端：T激酶活性，具有ATP和底物結(jié)合位點與配體結(jié)合后多數(shù)進行二聚化自身磷酸化：二聚化受體中的T激酶活性彼此磷酸化對方的酪氨酸殘基一般調(diào)節(jié)細胞的增值、分化第十頁，共五十七頁，2022年，8月28日受體活性的調(diào)節(jié)

1、調(diào)節(jié)方式2、調(diào)節(jié)結(jié)果：受體下調(diào)、上調(diào)

（1）磷酸化/去磷酸化（1992年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎）

（2）膜磷脂代謝影響

（3）酶促水解

（4）G蛋白的調(diào)節(jié)

（1）受體下調(diào)：數(shù)量減少或/和活性降低

（2）受體上調(diào)：數(shù)量減少或/和活性增加第十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日

效應(yīng)體effecter調(diào)節(jié)細胞內(nèi)信息傳遞和生理效應(yīng)的重要方式主要方式：蛋白質(zhì)磷酸化與去磷酸化蛋白激酶：使細胞內(nèi)蛋白質(zhì)磷酸化

Ser/Thr蛋白激酶：催化Ser/Thr磷酸化

Tyr蛋白激酶：催化Tyr磷酸化蛋白磷酸酶：催化脫磷酸化反應(yīng)

酪氨酸磷酯酶

Ser/Thr磷酯酶第十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日EdwinG.KrebsEdmondH.Fischer1992年醫(yī)學(xué)和生理學(xué)諾貝爾獎獲得者發(fā)現(xiàn)蛋白磷酸化修飾第十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日1992年諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎“我們現(xiàn)在已確定在整個基因組內(nèi)大約有1%的基因編碼蛋白質(zhì)激酶，這些激酶調(diào)節(jié)著細胞內(nèi)成千上萬的蛋白質(zhì)的功能”第十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)磷酸化修飾的發(fā)現(xiàn)兩位科學(xué)家從50年代起，一直從事細胞控制通道的研究，經(jīng)過40年的研究他們了解了其中的生化過程通過研究肌肉收縮模型，分離并發(fā)現(xiàn)了一種酶——蛋白激酶進一步研究發(fā)現(xiàn)，蛋白激酶能把磷酸基從三磷酸腺苷轉(zhuǎn)移到磷酸化酶中，激活磷酸化酶，破壞體內(nèi)存儲的糖分，釋放肌肉收縮所需能量同時發(fā)現(xiàn)另一種酶——磷酸脂酶，能夠去除磷酸基，是蛋白失活這種磷酸化作用被發(fā)現(xiàn)是可逆的第十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日肌肉收縮模型第十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日受這種方式調(diào)控的許多生理生化過程：基因的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄，分子識別和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，蛋白質(zhì)的合成與降解，物質(zhì)代謝與跨膜運輸，細胞形態(tài)建成與肌肉收縮，細胞周期的運轉(zhuǎn)，細胞增殖與分化，腫瘤發(fā)生以及包括學(xué)習(xí)記憶在內(nèi)的高級神經(jīng)活動等等。蛋白質(zhì)的可逆磷酸化是許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑實現(xiàn)其生物學(xué)功能的樞紐。蛋白質(zhì)磷酸化修飾調(diào)控多種生物學(xué)功能第十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日

蛋白質(zhì)磷酸化修飾

第十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)磷酸化修飾概念磷酸化反應(yīng)是泛指把磷酸基團通過酶促反應(yīng)轉(zhuǎn)移到其他化合物的過程。蛋白質(zhì)的磷酸化則是指由蛋白激酶催化的把ATP或GTP位的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過程，其逆轉(zhuǎn)過程是由蛋白磷酸酶催化的，稱為蛋白質(zhì)的脫磷酸化。第十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)磷酸化修飾作用的特點磷酸化是目前已知的最主要的調(diào)節(jié)修飾方式：真核細胞的1/3到1/2處于磷酸化狀態(tài)。一些蛋白質(zhì)只有一個磷酸化殘基，一些則有幾個，少數(shù)蛋白質(zhì)有幾十個磷酸化位點。原核細胞通過蛋白質(zhì)可逆磷酸化進行調(diào)控的生理生化過程相對較少。隨著生物進化，越是高等生物這種調(diào)節(jié)方式的使用越普遍，表明蛋白質(zhì)可逆磷酸化作用具有顯著的優(yōu)勢和特殊的重要性。第二十頁，共五十七頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)磷酸化修飾特點

專一性強

胞外信號經(jīng)胞內(nèi)信使控制蛋白激酶和蛋白磷酸酶的活性，通過對特定靶蛋白進行可逆的磷酸化修飾調(diào)節(jié)細胞生理過程，與別構(gòu)調(diào)節(jié)相比顯然較少受胞內(nèi)代謝物的影響，能較專一地對胞外刺激作出準確的應(yīng)答。與信號傳遞有關(guān)的蛋白激酶類主要受控于胞內(nèi)信使，如cAMP，Ca2+，DG（二酰甘油，diacylglycerol）較少受胞內(nèi)代謝產(chǎn)物的影響。第二十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日

級聯(lián)放大效應(yīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程包括一系列連鎖反應(yīng)，前面的反應(yīng)對下一步的酶進行磷酸化修飾，從而使微弱的原始信號逐級放大，同時級聯(lián)系統(tǒng)各層次的可調(diào)控性增強了對生理生化過程的調(diào)控作用。第二十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日

節(jié)省而有效的調(diào)節(jié)

磷酸化使被修飾的蛋白質(zhì)激活或被“凍結(jié)”，在不改變蛋白質(zhì)總量的情況下，只需消耗很少的ATP，就能有效地調(diào)節(jié)活性蛋白質(zhì)的含量。與重新合成和分解相比，這種方式使細胞得以快速、有效、節(jié)省地對外界刺激作出反應(yīng)。

功能上的多樣性

調(diào)節(jié)酶活性；導(dǎo)致亞細胞定位改變；磷蛋白為胚胎發(fā)育提供營養(yǎng)調(diào)控細胞的生長發(fā)育、分裂分化、基因表達甚至癌變第二十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日

持續(xù)的時效蛋白激酶一旦被激活，即通過自身磷酸化等方式把活性維持較長的時間，被它們磷酸化的靶蛋白則可更長久地維持其效應(yīng)，直至被蛋白磷酸酶脫去磷酸。

時空上的精確性

每種蛋白質(zhì)的磷酸化修飾具有自己的細胞周期特異性、發(fā)育階段周期性、種屬和組織分布的特異性，從而呈現(xiàn)出特有的時空分布模式。第二十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)可逆磷酸化在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的調(diào)控作用第二十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日

T細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第二十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日

蛋白激酶的種類酪氨酸激酶家族第二十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日第二十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)磷酸化修飾導(dǎo)致受體蛋白質(zhì)的激活或失活約2%的蛋白質(zhì)磷酸化發(fā)生在酪氨酸的酚羥基上大部分的早期信號介導(dǎo)是由酪氨酸蛋白激酶介導(dǎo)的（PTK）Ser/Thr磷酸化修飾多發(fā)生在PTK所介導(dǎo)的信號傳遞的下游第二十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日酪氨酸的磷酸化酪氨酸蛋白激酶催化的把ATP或GTP位的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物酪氨酸酚羥基上的過程第三十頁，共五十七頁，2022年，8月28日

是一類催化ATP上

-磷酸基團轉(zhuǎn)移到蛋白氨酸殘基酚羥基上的激酶，使多種底物蛋白磷酸化，在細胞增殖、分化中起重要作用。

酪氨酸蛋白激酶（PTK）第三十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日

（1）非受體酪氨酸蛋白激酶（NPRTK）（2）受體酪氨酸蛋白激酶（PRTK）（3）核內(nèi)酪氨酸蛋白激酶

酪氨酸激酶分類第三十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日受體酪氨酸激酶

幾種主要的酪氨酸激酶受體

第三十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日

RPTK（receptorproteintyrosinekinase）受體型酪氨酸蛋白激酶對于許多生長因子受體的研究表明，跨膜的酪氨酸蛋白激酶在信息傳遞過程中起著重要作用。PTK超家族至少有50多個成員，除胰島素受體等少數(shù)例外，都是Ⅰ型跨膜蛋白，即單肽鏈，單跨膜。大的N-端胞外域高度糖基化，形成配體結(jié)合部位，不同家族結(jié)構(gòu)上的差異主要表現(xiàn)在胞外域；C-端胞漿區(qū)為保守的酪氨酸蛋白激酶活性域第三十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日受體型酪氨酸蛋白激酶的基本結(jié)構(gòu)●代表酪氨酸殘基，可被自身磷酸化，使受體構(gòu)象進一步改變，○代表半胱氨酸殘基，半胱氨酸之間形成的二硫鍵使胞外肽段形成與配體結(jié)合的1口袋3個結(jié)構(gòu)域胞外的配體結(jié)合區(qū)細胞內(nèi)部具有酪氨酸蛋白激酶活性區(qū)域連接這兩個區(qū)域的跨膜結(jié)構(gòu)第三十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日表皮生長因子受體（EGFR）家族：包括EGFR和原癌基因表達產(chǎn)物ErbB2、ErbB3和ErbB4。胰島素受體（INSR）家族：包括INSR、胰島素樣生長因子-1受體（IGF-1R）和胰島素受體相關(guān)的受體（IRR）。血小板衍生的生長因子受體（PDGFR）家族：包括PDGFRα、PDGFRβ、巨噬細胞集落刺激因子受體（M-CSFR）和干細胞因子受體（SCFR）等。RPTK的分類第三十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日

成纖維細胞生長因子受體（FGFR）家族：成員有FGFR1-4。血管內(nèi)皮細胞生長因子受體（VEGFR）家族：包括VEGFR和原癌基因表達產(chǎn)物Flt、Flk等。肝細胞生長因子受體（HGFR）家族：包括HGFR/Met、Ron、Sea。神經(jīng)營養(yǎng)因子受體家族：成員有TrkA、TrkB、TrkC。Eph家族：包括EphA1-8和EphB1-6共14個成員。Axl家族：成員有Axl、Eyk、Tyro3、Nyk。第三十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日Eph家族

Erythropoietin-producinghepatomacelllineEph基因是酪氨酸受體家族中最大的一個亞群，可分為EphA和EphB：Eph基因在胚胎的神經(jīng)和脈管系統(tǒng)發(fā)育和分化中發(fā)揮重要作用。近年來，人們發(fā)現(xiàn)許多Eph基因在多種腫瘤組織中呈現(xiàn)高表達，這種高表達與腫瘸的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后有關(guān)。第三十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日RPTK信號過膜傳遞機制第三十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日RPTK激活后形成胞內(nèi)信號傳遞復(fù)合物

第四十頁，共五十七頁，2022年，8月28日RPTK信號胞內(nèi)受體通路第四十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日

NRPTK

（non-receptortyrosine

proteinkinase）非受體型酪氨酸蛋白激酶NRPTK是胞漿或胞核中的有PTK活性的信號蛋白目前發(fā)現(xiàn)NRPTK至少有30多種，根據(jù)序列同源性可將其分為11個家族。不同家族在結(jié)構(gòu)上有一定的同源性，同源性最高的是催化活性域，是其發(fā)揮功能的主要結(jié)構(gòu)。第四十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日NRPTK可通過自身磷酸化或其它PTK催化，使活化環(huán)中的Tyr的酚羥基磷酸化而充分激活；活化環(huán)外的Tyr被其它PTK磷酸化或活化環(huán)Tyr-pi脫磷酸，可對其進行負調(diào)控。第四十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日無酪氨酸激酶活性的酶聯(lián)受體第四十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日

NRPTK的分類Src家族:包括Src、Fyn、Yes、Lyn、Hck、Fgr、Lck和Blk共8個成員。從N-端開始，依次為SH4、SH3、SH2結(jié)構(gòu)域和C-端的激酶活性域（SH1）。SH4為Src家族特有的結(jié)構(gòu)域第四十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日Csk家族（C-srctyrosinekinase）： 包括C-端Src激酶（Csk）、Csk型酪氨酸激酶（Ctk）主要功能是通過對Src家族C-端磷酸化，對其活性進行負調(diào)控。Tec家族： 成員有Tec、Btk、Itk、Bmk和Txk，主要在造血細胞表達Fes家族： 目前只有Fes和Fer兩個成員，分布于胞漿和胞核。第四十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日

Abl家族：

只有Abl和Arg兩個成員。含有1個DNA結(jié)合區(qū)和1個肌動蛋白結(jié)合區(qū)。Syk家族： 有兩個結(jié)構(gòu)相似的成員Syk和ZAP-70，N-端有兩個SH2結(jié)構(gòu)域，C-端為激酶活性區(qū)。Syk除參與多種受體介導(dǎo)的信號傳遞外，還參與整聯(lián)蛋白和G蛋白偶聯(lián)的受體活化過程。ZAP-70則是T細胞受體信號通路的重要成員。第四十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日

FAK家族包括FAK（focaladhesionkinase）、FAK-B和RAFTK。FAK家族成員的PTK催化功能區(qū)在分子中部，N-端一側(cè)有一個整聯(lián)蛋白（integrin）結(jié)合域，C-端一側(cè)有一個樁蛋白（paxillin）結(jié)合域。第四十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日GHGHreceptorJAKJAKPSTATPSTATTargetgeneSTATSTATJAKs/STAT途徑

受體二聚體化生長因子膜受體胞漿的JAKs活化STAT活化調(diào)控基因表達JAK： 連接物蛋白STAT： 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn) 錄激動子第四十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶是具有催化已經(jīng)磷酸化的蛋白質(zhì)分子發(fā)生去磷酸化反應(yīng)的一類酶分子，與蛋白激酶相對應(yīng)存在，共同構(gòu)成了磷酸化和去磷酸化這一重要的蛋白質(zhì)活性的開關(guān)系統(tǒng)。在已測序的真核生物基因組中，編碼蛋白磷酸酶的基因數(shù)一般只有蛋白激酶基因數(shù)的1/3-1/4，例如人類基因組有119個、線蟲有174個、酵母有37個蛋白磷酸酶基因。蛋白磷酸酶的底物專一性較低蛋白磷酸酶一般都是由多個亞基組成寡聚體，全酶的數(shù)目遠比編碼亞基的基因數(shù)目多。第五十頁，共五十七頁，2022年，8月28日蛋白激酶的催化域相當(dāng)保守，而蛋白磷酸酶在結(jié)構(gòu)上差異很大，目前至少已知4種不同結(jié)構(gòu)的蛋白磷酸酶。根據(jù)底物中磷酸化的氨基酸殘基的種類，可將蛋白磷酸酶分為3類：

Ser/Thr蛋白磷酸酶

Tyr蛋白磷酸