蛋白激酶與信號傳導

關于蛋白激酶與信號傳導蛋白質(zhì)激酶：Ser-OH、Thr-OH酪氨酸蛋白激酶：Tyr-OH第2頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)：蛋白激酶A(PKA)一、蛋白激酶A的特征：PKA:cAMP依賴性蛋白激酶作用：代謝的調(diào)控、細胞信號傳導組成：兩個催化亞基(C)、兩個調(diào)節(jié)亞基(R)C2R2四聚體第3頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、PKA的分類R亞基：

I類(RI)：RI49kD，RI

、RIII類(RII)：RII55kD，RII

、RIIC亞基：C、C、C，40kDPKA全酶：R2C2180kD第4頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三、PKA的結(jié)構(gòu)：1.C亞基的結(jié)構(gòu)特點：N-端有一個ATP結(jié)合區(qū)，富含甘氨酸序列:GXGXXGX16K在Lys72和Glu91形成離子對Ala70

與腺苷酸的識別有關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轉(zhuǎn)移的作用R165DLK168PEN171氨基酸殘基構(gòu)成一個環(huán)，其中D166(Asp)是磷酸基團轉(zhuǎn)移的基礎。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)合位點第5頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2.R亞基的結(jié)構(gòu)特點：R亞基分為3個結(jié)構(gòu)域N端是二聚化結(jié)構(gòu)域，負責和另一個R亞基的聚合C端有兩個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)/RRVSVC(RII)第6頁,共70頁，2024年2月25日，星期天四、PKA功能：C亞基具有催化活性，它識別底物為RRXS/T和RXS/T，在接受磷酸基團S/T的羧基端的氨基酸為蔬水氨基酸。在測定PKA活性時，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cAMP結(jié)合R亞基后，解離狀態(tài)的C亞基才有催化作用第7頁,共70頁，2024年2月25日，星期天五、PKA的分布I類主要存在于非神經(jīng)細胞，尤其在骨骼肌和心肌最為豐富。II類主要存在于神經(jīng)細胞中。靶向假說：targetinghypothesis

磷酸化事件至少部分地接受了蛋白激酶在細胞中定位的調(diào)控。蛋白激酶的定位對其功能的發(fā)揮有重要的作用.PKA的定位有關的“錨蛋白”(AKAP)能跟RII亞基結(jié)合，使得PKA定位于不同的部位。第8頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)、蛋白激酶C(PKC)

是一種Ser/Thr蛋白激酶，日本學者Nishizuka1977年，首先發(fā)現(xiàn)存在于鼠腦細胞中。受甘油二酯（DG）和Ca2+的激活，因為其受到Ca2+的激活而被命名為蛋白激酶CDG是細胞對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)特點和激活劑的不同可以分為3類：第9頁,共70頁，2024年2月25日，星期天PKC的分類：常規(guī)型PKC（ConventionalPKC,cPKC）:包括、I、II、四種亞型。需要：Ca2+、DG(甘油二酯)、PS(磷脂酰絲氨酸)新型PKC（novelPKC,nPKC）、、、、五種亞型。需要：DG、PS非典型PKC（atypicalPKC,aPKC）、、三種亞型。只需要PS激活。第10頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第三節(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。（relatedtotheAandCkinases)T細胞性淋巴瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒癌基因(v-akt)的產(chǎn)物:AktPKB種類：PKB(Akt1,PAC-PK)PKB(Akt2)PKB(PAC-PK)第11頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、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)域第12頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三、PKB的激活機理:在細胞膜上，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第13頁,共70頁，2024年2月25日，星期天四、PKB的功能：

在體外，PKB可以磷酸化合成肽: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)－有關蛋白質(zhì)生物合成細胞的存活、增殖細胞分化細胞周期的調(diào)節(jié)第14頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)、蛋白激酶GPKG:cGMP依賴性蛋白激酶PKG-I(76kD):

、兩種，胞質(zhì)中PKG-II(86kD):膜蛋白一、PKG的結(jié)構(gòu)：第15頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二聚化結(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(I,II)自身抑制模體(I)協(xié)同作用的調(diào)節(jié)位點(I)第16頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

cGMP結(jié)構(gòu)域:cGMP1:親和力低,磷酸化位點Thr(I)/Ser(II)cGMP2:親和力高,磷酸化位點Thr(I,II)催化域:

260aa保守的Lys(I,II)

必需的Thr(I,II),可自身磷酸化細胞核定位信號羧端結(jié)構(gòu)域:70aa第17頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、PKG在信號傳導中的作用PKG參與心鈉素(ANP)的信號傳導受體：鳥苷酸環(huán)化酶第18頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第五節(jié)、酪氨酸激酶(TPK)

一、類型：

受體型TPK、非受體型TPK二、受體型TPK:1.受體型TPK亞類：根據(jù)結(jié)構(gòu)分為9個亞類：表皮生長因子受體(EGFR)胰島素受體(IGF-1R)血小板生長因子受體(PDGFR)纖維生長因子受體(FGFR)血管內(nèi)皮生長因子受體(VEGFR)肝細胞生長因子受體(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第19頁,共70頁，2024年2月25日，星期天①②③④⑤⑥⑦⑧⑨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)域第20頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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與底物識別有關調(diào)節(jié)域：自身磷酸化位點、活性調(diào)控第21頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三、非受體型TPK:1.分類：根據(jù)在亞細胞的定位和表達分為8個亞類

家族成員表達組織亞細胞分布Jac3造血組織胞質(zhì)Syk2B/T細胞胞質(zhì)Abl2廣泛分布胞核/胞質(zhì)Src9廣泛分布膜質(zhì)組織Csk1廣泛分布胞質(zhì)Fak1廣泛分布細胞粘著斑Fps3造血細胞胞質(zhì)Btk3造血/肝細胞胞質(zhì)第22頁,共70頁，2024年2月25日，星期天JakSykAblSrcCskFakFpsBtk激酶SH2SH3幾種非受體型TPK的結(jié)構(gòu)第23頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第六節(jié)、絲裂原激活蛋白激酶家族Mitogen-activatedproteinkinase簡寫：MAPK)Ser/Thr蛋白激酶；三個亞家族：胞外應答激酶：Extracellularly-responsivekinase（ERK)c-Jun氨基末端激酶：c-JunN-terminalkinase(JNK)p38-絲裂原激活蛋白激酶(p38-MAPKs)MAPK的活化特點：要經(jīng)過級聯(lián)激活系統(tǒng)：MAPKKKMAPKKMAPK第24頁,共70頁，2024年2月25日，星期天

MAPK級聯(lián)激活S:絲氨酸T：蘇氨酸X：任意氨基酸P：磷酸基團第25頁,共70頁，2024年2月25日，星期天(一)、ERK系統(tǒng)的級聯(lián)成員：ERK的活化過程：MAPKKK級 Raf亞家族MAPKK級 MEK1/MEK2MAPK級 ERK亞家族Raf家族（3K級）：Raf是一個病毒癌基因v-Raf同源的細胞基因c-raf的產(chǎn)物；有三種亞類A-Raf,B-Raf,C-Raf;結(jié)構(gòu)上保守的三個區(qū)域：CR-1:富含Cys(又稱CRD)CR-2:富含Ser/Thr－調(diào)節(jié)區(qū)CR-3:含Tyr/Ser－－催化區(qū)第26頁,共70頁，2024年2月25日，星期天MEK(包括MEK1和MEK2)

胞外應答激酶：Extracellularly-responsivekinase（ERK)有一個富含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又稱為TEY激酶第27頁,共70頁，2024年2月25日，星期天ERK:細胞外應答激酶有三種ERK:ERK1,44kD;ERK2,42kD;ERK3,62kD;ERK1&2:依賴Ser/Thr蛋白激酶，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)位到細胞核內(nèi)，使很多依賴磷酸化激活的轉(zhuǎn)錄因子或與轉(zhuǎn)錄過程有關的酶、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：微管相關蛋白-2,調(diào)節(jié)細胞的結(jié)構(gòu)。第28頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（二）JNK系統(tǒng)的級聯(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）：級聯(lián)成員:MEKK—JNKK—JNK1.

MEKK:屬于MAPKKK家族(相當于ERK信號流中的Raf)成員：MEKK1,2,3MEKK1在靜息細胞中和抑制劑結(jié)合，外界刺激信號脫落抑制劑而激活。Cdc42和小G蛋白Rac通過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MEK第29頁,共70頁，2024年2月25日，星期天JNKK:屬于MAPKK家族，相當于ERK信號流中的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TPY激酶JNKK能激活p38-MAPK第30頁,共70頁，2024年2月25日，星期天JNK屬于MAPK家族，相當于ERK信號流中的ERKJNK成員：JNK1、JNK2、JNK3JNK1和JNK2在多細胞中表達，JNK3只在神經(jīng)細胞中表達JNK可使c-Jun的N-端Ser63、Ser72磷酸化。可使轉(zhuǎn)錄因子TCF、ATF-2磷酸化第31頁,共70頁，2024年2月25日，星期天(三)p38-MAPK系統(tǒng)的級聯(lián)成員1.p38蛋白:脂多糖(LipopolysccharideLPS)結(jié)合CD14后，引起細胞內(nèi)MAPK信號流的激活，誘導了一種分子量38kd的蛋白質(zhì)發(fā)生酪氨酸磷酸化，這種蛋白質(zhì)稱之.2.p38蛋白成員

(MAPK成員）；ASK1 MKK3/MKK6p383.p38信號流的作用：控制一些應激因素和細胞因子引起的細胞調(diào)亡第32頁,共70頁，2024年2月25日，星期天4.ASK1:(ApoptosisSignal-regulatingKinase1簡稱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等第33頁,共70頁，2024年2月25日，星期天Raf

MEKKASK1MEKJNKKMKK3，MKK6ERK

JNKp38MAPKKKMAPKKMAPK第34頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第七節(jié)、鈣調(diào)蛋白依賴性的蛋白激酶(CaM-PK)鈣調(diào)蛋白(CalmodulinCaM):Ca2+/CaM種類：磷酸化酶激酶（PhosphorylaseKinase）：肌球蛋白輕鏈激酶（MyosinLightChainKinase，MLCK）：鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶（CaM-PK）：一、CaM-PK的特征：CaM-PK有5個亞型，II了解較清楚，能催化突觸蛋白I的位點II磷酸化（CaM-PKII）。由8－10個亞基組成，每個亞基50-60kd,有5種不同型號亞基：、、、、等。第35頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、CaM-PKII結(jié)構(gòu)特點：CaM-PKII的各種亞基相似，由4個結(jié)構(gòu)域組成激酶域：自抑制域：鈣調(diào)蛋白結(jié)合域：聚合域：第36頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三、CaM-PKII的激活過程：自抑制域和激酶域結(jié)合使酶無活力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+不依賴型.Ca2+不依賴型的酶因Thr286磷酸化而有活力.第37頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第八節(jié)、細胞跨膜信號傳導通路細胞的信號轉(zhuǎn)導作用，三個過程：信號分子的接受信號的放大生物效應細胞信號傳導的途徑1、通過膜受體途徑：化學信號分子（第一信使）被專一性的受體識別。受體能區(qū)分不同的外界刺激，并激活特定的信號放大系統(tǒng)，產(chǎn)生第二信使（cAMP），后者通過細胞內(nèi)的信號分子再作用于其靶分子，產(chǎn)生特定的生物學效應。包括：蛋白結(jié)構(gòu)、酶活力、基因表達、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。2、通過胞質(zhì)受體途徑：化學信號分子（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入細胞核，也有的受體如甲狀腺素和維甲酸受體主要在細胞核內(nèi)，結(jié)合配體后直接調(diào)節(jié)基因的活化。第38頁,共70頁，2024年2月25日，星期天一、受體：受體概念：生物信號接收器，專一結(jié)合化學信號，發(fā)生特異作用，產(chǎn)生特定的生物學效應。受體種類：膜受體（位于細胞膜）、胞內(nèi)受體（位于細胞質(zhì)、核質(zhì)、胞內(nèi)膜）膜受體結(jié)構(gòu)域：胞外域、跨膜域、胞內(nèi)域膜受體的分類：離子通道受體：G蛋白偶聯(lián)受體：酪氨酸蛋白激酶相關受體：其它酶活性的受體：第39頁,共70頁，2024年2月25日，星期天5、質(zhì)膜激素受體的信號傳遞：激素(第一信使

)

靶細胞

基因表達（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)膜受體級聯(lián)反應生物學效應1）水溶性化合物2）脂溶性化合物細胞漿細胞核3）甲狀腺素、維甲酸第40頁,共70頁，2024年2月25日，星期天5、受體作用特征：特異性：specificity，配體與受體的結(jié)合嚴格選擇。包括二者的結(jié)構(gòu)、構(gòu)型與構(gòu)象高親和性：Highaffinity，受體與其配體的親和力應與其配體的生理濃度相適應。飽和性：Saturability，受體以有限的數(shù)目存在于特定的靶細胞。生物學效應：Biologicalresponse，一種受體與特定的受體7激素結(jié)合，產(chǎn)生特定的生物學效應。第41頁,共70頁，2024年2月25日，星期天二、G蛋白存在于質(zhì)膜上的一組信號傳遞蛋白，即鳥苷三磷酸（GTP）的結(jié)合蛋白（Guanosinetriphosphate-bindingprotein）。與GTP結(jié)合活化狀態(tài)，與GDP結(jié)合失活狀態(tài)。二種類型：G蛋白：異三聚體，,，三類亞基組成。α亞基有20多種，39kD~46kD；β亞基有6種，37kD左右，γ亞基則有12種，8kD。組成的αβγ三聚體G蛋白可有上千種。小G蛋白：單鏈結(jié)構(gòu)，20～30kD；50多種，P21Ras家族第42頁,共70頁，2024年2月25日，星期天G蛋白的結(jié)構(gòu)特點：α亞基有2個結(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)合域是獨特的螺旋結(jié)構(gòu)域，它把GTP包埋在整個蛋白質(zhì)的中心，Gα在合成后加工過程中，其N端的甘氨酸和豆蔻酸（十四烷酸）共價連接，并以此插入質(zhì)膜的脂雙層中。β亞基有7個β片層結(jié)構(gòu)，其中一個組氨酸可以被磷酸化，并且磷酸基團通常來自GTP而不是ATP，其功能還不清楚。γ亞基有一個N端無規(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)。β亞基與γ亞基緊密結(jié)合形成一個功能單位，只有在變性時才能分開。第43頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三、核苷酸環(huán)化酶

有兩類：腺苷酸環(huán)化酶（AC）和鳥苷酸環(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)特點與功能：AC催化ATP生成3

,5

-環(huán)腺苷一磷酸，簡稱cAMP，另一產(chǎn)物是焦磷酸PPi。哺乳動物的AC有10型，它們的分布有組織特異性。AC是一個結(jié)構(gòu)十分特殊的跨膜蛋白，含有1064～1248個氨基酸殘基，在構(gòu)象上類似多次跨膜的離子通道蛋白。第44頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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個胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域C1，又分成C1a和Clb。C1a在各型AC中有55％～93％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），再進入胞內(nèi)形成第2個胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域C2，其C2a在各型AC中也有53％～89％的同源性，C2b是整個肽鏈的C端。C1a和C2a是AC的催化部位，這兩個部位對催化作用均為必需。目前尚不知哪個部位對催化更重要，或基本上是催化部位，也不知調(diào)節(jié)部位在C1a或C2a。第45頁,共70頁，2024年2月25日，星期天GC的結(jié)構(gòu)特點與功能：GC催化ATP生成3

,5

-環(huán)鳥苷一磷酸，簡稱cGMP，另一產(chǎn)物也是PPi。GC也是一個家族，有多種類型。哺乳動物細胞胞質(zhì)中的GC是兩個大小不同亞基的二聚體血紅素為其輔基。一氧化氮（NO）可通過血紅素調(diào)節(jié)GC活力而引起血管擴張，膜結(jié)合性GC為單體。分子量大約為120kD~180kD，其N-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。膜結(jié)合GC在催化性質(zhì)上和胞質(zhì)型的不同，底物GTP對前者呈現(xiàn)正協(xié)同別構(gòu)效應，而對后者則沒有協(xié)同效應。GC的生物效應幾乎全部是通過蛋白激酶G來實現(xiàn)的。第46頁,共70頁，2024年2月25日，星期天2．cAMP的降解細胞內(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。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。3．cGMP通路環(huán)鳥苷酸（cGMP）是由鳥苷酸環(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，可與外界信號分子如心鈉素直接結(jié)合。cGMP通過蛋白激酶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。有趣的是cGMP引起的生物效應在很多方面恰巧和cAMP相反，如cGMP降低細胞內(nèi)Ca2+濃度，降低心肌收縮力，而cAMP則使細胞內(nèi)Ca2+濃度上升而促進心肌收縮。因此，cAMP和cGMP看作對生理效應的正負調(diào)節(jié)劑，提出所謂“陰陽”學說。第47頁,共70頁，2024年2月25日，星期天四、環(huán)腺苷酸介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導

1．以cAMP為第二信使的信號分子Gs與活化腺苷酸環(huán)化酶的受體偶聯(lián)，對AC有激活作用。促進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AC有抑制作用。抑制cAMP的產(chǎn)生。抑制性的受體(Ri)通過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β受體（典型配體為異丙基腎上腺素）。通過細胞膜上相應的受體，將信號傳至G蛋白，經(jīng)Gs激活腺苷酸環(huán)化酶（AC），引起cAMP合成增多。因此，cAMP是這類激素的第二信使。通過Gi作用：AC負調(diào)控，如生長抑素（somatostatin）受體和兒茶酚胺α2受體（配體為去甲腎上腺素），通過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cAMP的生成有不同的作用。第48頁,共70頁，2024年2月25日，星期天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。后者可通過一系列蛋白激酶引起磷酸化級聯(lián)反應，最后激活或抑制一些代謝過程的關鍵酶。這種級聯(lián)反應，可使信號分子的作用逐級放大，使胞外信號分子極微量的變化就可以引起明顯的生物效應。cAMP激活PKA后，除了可以使一些代謝相關的酶發(fā)生磷酸化以調(diào)節(jié)代謝外，活化的PKA催化亞基也可以進入核內(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誘導的基因表達。第49頁,共70頁，2024年2月25日，星期天五、磷脂酶C-甘油二酯-蛋白激酶C介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導

磷脂酰肌醇專一性磷脂酶C（PI-PLC）：底物是磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸（PI-4,5-P2）激活作用方式：（1）通過G蛋白的作用：如腎上腺能α1受體激動劑和鈴蟾肽（蛙皮素）、凝血酶等（2）通過酪氨酸磷酸激酶（TPK）的作用：如表皮生長因子（EGF）和血小板源生長因子（PDGF），或非受體型TPK，如細胞因子（IL-6）。（3）不同途徑：不同組織的受體時會引起不同的信號轉(zhuǎn)導方式，如抗利尿激素（加壓素，vesopressin）作用于腎臟時，主要通過cAMP通路，而作用于肝臟時則主要通過PI-PLC通路。

p86表4-3總結(jié)了一些重要的激活PI-PLC的胞外信號分子和受體。第50頁,共70頁，2024年2月25日，星期天3．甘油二酯的生成和作用機制

：磷脂酰肌醇專一性磷脂酶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的過程通常還需要Ca2+及磷脂酰絲氨酸等其他物質(zhì)。來自PI-4,5-P2和來自磷脂酰膽堿（PC）的DG都能激活PKC。使PKC迅速的激活，從而引發(fā)早期的細胞反應，如激素和神經(jīng)遞質(zhì)的釋放以及酶的分泌等。

第51頁,共70頁，2024年2月25日，星期天4．蛋白激酶C的底物蛋白蛋白激酶C（PKC）的生物效應是通過對眾多底物蛋白的磷酸化來實現(xiàn)的，PKC作用對象包括以下六種成分：（1）收縮蛋白和細胞骨架蛋白，如肌球蛋白輕鏈，肌鈣蛋白，鈣橋蛋白，微管相關蛋白等。（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，Na＋／H＋交換系統(tǒng)和GTP酶激活蛋白（GAP）等，后一作用可使Ras處于激活狀態(tài)。第52頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（4）膜受體，如表面生長因子（EGF）受體，胰島素受體，生長素介質(zhì)C受體，白介素-2（IL-2）受體，β腎上腺能受體等，通過這些受體調(diào)節(jié)區(qū)的磷酸化，對受體實現(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EGF的親和力。（5）信號轉(zhuǎn)導蛋白，如Raf的Ser499位可受PKC磷酸化而激活，使PKC通路和生長因子通道（Raf-MEK-ERK）實行串話（crosstalking）。（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還可使血清反應因子（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（血清反應元件SRE），從而促進fos基因的轉(zhuǎn)錄和合成，使細胞內(nèi)的Fos蛋白增加。PKC還可使穿梭蛋白（shutterprotein）樣的轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)至細胞核，發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子的作用，調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。第53頁,共70頁，2024年2月25日，星期天六、磷脂酰肌醇專一性磷脂酶C-三磷酸肌醇-Ca2+介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導磷脂酰肌醇專一性磷脂酶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）IP3可動員細胞內(nèi)鈣庫釋放Ca2+，再通過Ca2+或Ca2+-鈣調(diào)節(jié)蛋白（CaM）復合物轉(zhuǎn)導信號。IP3對細胞內(nèi)鈣庫的作用，IP3被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌質(zhì)網(wǎng)膜表面的IP3受體專一性的識別，IP3本身有Ca2+通道的功能，因而開放Ca2+通道，使儲存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的Ca2+釋放入胞液中，使胞液中Ca2+濃度升高。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，進一步磷酸化，生成I-1,3,4,5-P4。I-1,3,4,5-P4也有第二信使功能，它可以促進Ca2+從胞外進入到胞內(nèi)。最后，I-1,3,4,5-P4可以進一步水解成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。第54頁,共70頁，2024年2月25日，星期天6、Ca2+的信使作用：

Ca2+升高可以激活Ca2+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶（CaM-PK），促進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。磷酸化細胞的微絲蛋白、微管蛋白等可調(diào)節(jié)細胞的形態(tài)和運動。

Ca2+的升高還可進一步激活磷脂酶C，促進IP3產(chǎn)生，構(gòu)成正反饋調(diào)節(jié)

Ca2+離子濃度過高又能抑制IP3介導的胞內(nèi)鈣釋放，以防Ca2+過高造成細胞損傷。第55頁,共70頁，2024年2月25日，星期天七、受體酪氨酸蛋白激酶介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導

通過受體酪氨酸蛋白激酶（R-TPK）介導的信號分子主要是包括某些生長因子在內(nèi)的細胞因子，胰島素因具有類似生長因子的作用，并且受體十分類似生長因子受體。故屬于生長因子受體家族。第56頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（1）Grb2-Sos銜接蛋白-Ras通路：鳥苷酸釋放蛋白（GNRP）的作用，活化的機制可能與Ras效應結(jié)構(gòu)域中的Tyr35與GTP的γ磷酸結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象變化有關。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，通過酪氨酸酶的磷酸化，改變GAP的活性，從而調(diào)節(jié)Ras的活性。①Raf-MEK-ERK級聯(lián)系統(tǒng)：②小G蛋白系統(tǒng)：③PI-3K系統(tǒng)：（2）P1-PLCγ通路：PI-PLCγ有兩個SH2結(jié)構(gòu)域，也可和R-TPK的某一磷酸Tyr位點結(jié)合，R-TPK使PI-PLCγ的Tyr783，771和I254磷酸化，從而激活P1-PLCγ，后者使PI-4,5-P2水解生成DG，轉(zhuǎn)而激活PKC，使生長因子的信號轉(zhuǎn)入PKC通路。第57頁,共70頁，2024年2月25日，星期天（3）Pl-3K系統(tǒng)：Pl-3K系統(tǒng)除通過Ras激活，也存在不依賴Ras的激活通路，因1類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的磷酸酪氨酸位點結(jié)合，其Tyr可被R-TPK磷酸化而激活，也同樣可啟動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-PLCγ，使信號轉(zhuǎn)入PKC通路，也可激活Raf-1，使信號越過Ras而進入Raf-MEK-ERK系統(tǒng)。第58頁,共70頁，2024年2月25日，星期天八、鞘磷脂-神經(jīng)酰胺介導的跨膜信號轉(zhuǎn)導

神經(jīng)酰胺的產(chǎn)生有兩種途徑：（1）神經(jīng)酰胺合酶（ceramidesynthase）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，誘導的細胞凋亡。（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信號流，導致炎癥反應等；ASMase則激活SAPK／JNK信號流，導致細胞凋亡等第59頁,共70頁，2024年2月25日，星期天第九節(jié)：細胞信號轉(zhuǎn)導通路間的串話

一、概念：信號轉(zhuǎn)導的“串話”(crosstalking)。細胞信號轉(zhuǎn)導實際上是一個網(wǎng)絡，各條轉(zhuǎn)導通路并不是獨立存在而互不相關，而是相互聯(lián)絡，尤似一個交通網(wǎng)。一條通路的激活可以啟動或活化另一通路，也可以抑制另一通路，這就是所謂這對各條信號通路間的的“串話”(crosstalking)。這對各條信號通路間的平衡和細胞的正?；顒泳哂惺种匾囊饬x。第60頁,共70頁，2024年2月25日，星期天1．三條MAPK信號流之間的串話：激動素上游激動素MEKK第61頁,共70頁，2024年2月25日，星期天三條途徑的主要功能：1、Raf-MEK-ERK通路：細胞增殖等過程2、MEKK-JNKK-JNK通路：環(huán)境應激刺激和炎癥3、ASK-1-M