李國棟的課件-細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)

細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)是細(xì)胞感知外界環(huán)境變化并作出反應(yīng)的過程。這個(gè)過程對(duì)于細(xì)胞的生長、發(fā)育、代謝、免疫和防御等重要功能都至關(guān)重要。細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的概念信號(hào)分子來自細(xì)胞外環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)，比如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子等。受體細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)部的蛋白質(zhì)，可以識(shí)別和結(jié)合信號(hào)分子。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路一系列蛋白質(zhì)的相互作用，將信號(hào)從受體傳遞到細(xì)胞內(nèi)部的目標(biāo)分子。效應(yīng)分子細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)，執(zhí)行最終的生理反應(yīng)，比如酶、轉(zhuǎn)錄因子等。細(xì)胞如何感知外界環(huán)境變化1信號(hào)分子的識(shí)別細(xì)胞膜上的受體可以特異性識(shí)別和結(jié)合特定的信號(hào)分子。2信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)受體與信號(hào)分子結(jié)合后，會(huì)啟動(dòng)一系列的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)部。3細(xì)胞的反應(yīng)細(xì)胞內(nèi)部的效應(yīng)分子會(huì)根據(jù)接收到的信號(hào)，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理活動(dòng)。細(xì)胞膜受體的類型G蛋白偶聯(lián)受體這類受體與G蛋白相結(jié)合，并通過G蛋白激活下游的信號(hào)通路。酶偶聯(lián)受體這類受體本身具有酶活性，或者與酶相結(jié)合，可以直接催化下游的信號(hào)通路。離子通道受體這類受體可以調(diào)節(jié)離子通道的開放和關(guān)閉，改變細(xì)胞膜的電位。受體酪氨酸激酶這類受體具有酪氨酸激酶活性，可以磷酸化下游的信號(hào)蛋白。G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合信號(hào)分子G蛋白偶聯(lián)受體通過其胞外結(jié)構(gòu)域識(shí)別和結(jié)合信號(hào)分子。激活G蛋白受體與信號(hào)分子結(jié)合后，其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域會(huì)發(fā)生構(gòu)象變化，激活G蛋白。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活的G蛋白會(huì)激活下游的信號(hào)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞的生理反應(yīng)。酶偶聯(lián)受體1信號(hào)分子結(jié)合信號(hào)分子結(jié)合到受體的胞外結(jié)構(gòu)域。2受體二聚化結(jié)合信號(hào)分子后，受體發(fā)生二聚化。3酶活性激活二聚化的受體激活其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的酶活性。4信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體激活下游的信號(hào)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞的生理反應(yīng)。離子通道受體信號(hào)分子結(jié)合信號(hào)分子結(jié)合到受體的胞外結(jié)構(gòu)域。通道開放受體與信號(hào)分子結(jié)合后，通道開放，允許特定的離子通過細(xì)胞膜。膜電位變化離子流入或流出細(xì)胞，改變細(xì)胞膜的電位。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)膜電位變化會(huì)激活下游的信號(hào)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞的生理反應(yīng)。受體酪氨酸激酶1信號(hào)分子結(jié)合信號(hào)分子結(jié)合到受體的胞外結(jié)構(gòu)域。2受體二聚化結(jié)合信號(hào)分子后，受體發(fā)生二聚化。3自磷酸化二聚化的受體激活其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的酪氨酸激酶活性，并進(jìn)行自磷酸化。4信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)磷酸化的受體激活下游的信號(hào)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞的生理反應(yīng)。細(xì)胞膜信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程1受體激活信號(hào)分子與受體結(jié)合，激活受體。2信號(hào)傳遞激活的受體啟動(dòng)一系列的信號(hào)傳遞過程，將信號(hào)傳遞到細(xì)胞內(nèi)部。3信號(hào)放大信號(hào)傳遞過程中，信號(hào)被放大，以增強(qiáng)細(xì)胞的反應(yīng)。4效應(yīng)分子激活信號(hào)最終傳遞到效應(yīng)分子，激活效應(yīng)分子。二級(jí)信使分子1cAMP環(huán)腺苷酸2cGMP環(huán)鳥苷酸3Ca2+鈣離子4DAG二?；视铜h(huán)腺苷酸(cAMP)信號(hào)通路腺苷酸環(huán)化酶將ATP轉(zhuǎn)化為cAMP。蛋白激酶A被cAMP激活，磷酸化下游的蛋白質(zhì)?；蜣D(zhuǎn)錄磷酸化的蛋白質(zhì)可以調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，最終導(dǎo)致細(xì)胞的生理反應(yīng)。磷脂酰肌醇(PI)信號(hào)通路鈣/鈣調(diào)神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白信號(hào)通路鈣離子鈣離子是重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子，可以激活多種蛋白質(zhì)。鈣調(diào)神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白鈣調(diào)神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白是一種鈣離子結(jié)合蛋白，可以激活下游的信號(hào)通路。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)鈣調(diào)神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白激活下游的信號(hào)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞的生理反應(yīng)。MAPK信號(hào)通路1信號(hào)分子結(jié)合信號(hào)分子與受體結(jié)合，激活受體。2信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)激活的受體啟動(dòng)一系列的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，將信號(hào)傳遞到MAPK激酶。3MAPK激活MAPK激酶激活MAPK。4基因表達(dá)調(diào)節(jié)激活的MAPK可以調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，最終導(dǎo)致細(xì)胞的生理反應(yīng)。信號(hào)通路的調(diào)節(jié)機(jī)制信號(hào)放大機(jī)制信號(hào)傳遞過程中，信號(hào)被放大，以增強(qiáng)細(xì)胞的反應(yīng)。信號(hào)通路的交叉作用不同的信號(hào)通路之間可以相互作用，協(xié)同或拮抗彼此的作用。細(xì)胞表面受體的內(nèi)化和再循環(huán)受體可以被內(nèi)化到細(xì)胞內(nèi)部，以調(diào)節(jié)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度。信號(hào)放大機(jī)制酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)每個(gè)酶可以激活多個(gè)下游的酶，從而放大信號(hào)。二級(jí)信使分子二級(jí)信使分子可以擴(kuò)散到細(xì)胞內(nèi)，激活多個(gè)靶蛋白，從而放大信號(hào)。正反饋回路信號(hào)通路中的某個(gè)成分可以促進(jìn)自身或上游成分的活性，從而放大信號(hào)。信號(hào)通路的交叉作用1協(xié)同作用不同的信號(hào)通路可以協(xié)同作用，共同調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理活動(dòng)。2拮抗作用不同的信號(hào)通路可以拮抗彼此的作用，以維持細(xì)胞的正常功能。3信號(hào)整合細(xì)胞可以將來自不同信號(hào)通路的信號(hào)整合在一起，作出綜合的反應(yīng)。細(xì)胞表面受體的內(nèi)化和再循環(huán)1內(nèi)化受體可以被內(nèi)化到細(xì)胞內(nèi)部，以調(diào)節(jié)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度。2降解內(nèi)化的受體可以被降解，從而減少細(xì)胞對(duì)信號(hào)的反應(yīng)。3再循環(huán)內(nèi)化的受體可以被再循環(huán)到細(xì)胞膜上，以維持細(xì)胞對(duì)信號(hào)的反應(yīng)能力。細(xì)胞內(nèi)受體信號(hào)傳導(dǎo)1脂溶性信號(hào)分子脂溶性信號(hào)分子可以穿過細(xì)胞膜，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。2細(xì)胞內(nèi)受體細(xì)胞內(nèi)受體可以識(shí)別和結(jié)合脂溶性信號(hào)分子。3信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)合信號(hào)分子后，細(xì)胞內(nèi)受體可以激活下游的信號(hào)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞的生理反應(yīng)。核受體超家族結(jié)構(gòu)核受體具有高度保守的結(jié)構(gòu)，包括DNA結(jié)合域、配體結(jié)合域和轉(zhuǎn)錄激活域。功能核受體可以調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，參與多種生理過程，比如代謝、發(fā)育和免疫。核受體的結(jié)構(gòu)和功能DNA結(jié)合域核受體通過其DNA結(jié)合域與特定的DNA序列結(jié)合，調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄。配體結(jié)合域核受體通過其配體結(jié)合域識(shí)別和結(jié)合特定的配體，比如激素、維生素等。轉(zhuǎn)錄激活域核受體通過其轉(zhuǎn)錄激活域與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄。核受體的作用機(jī)制1配體結(jié)合配體結(jié)合到核受體的配體結(jié)合域。2構(gòu)象變化結(jié)合配體后，核受體發(fā)生構(gòu)象變化。3DNA結(jié)合構(gòu)象變化后的核受體可以與特定的DNA序列結(jié)合。4基因轉(zhuǎn)錄結(jié)合DNA后，核受體可以調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄，最終導(dǎo)致細(xì)胞的生理反應(yīng)。異常信號(hào)通路與疾病糖尿病胰島素信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致糖尿病。腫瘤生長因子信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致腫瘤。神經(jīng)退行性疾病神經(jīng)元信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病。自身免疫性疾病免疫信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致自身免疫性疾病。糖尿病胰島素信號(hào)通路胰島素信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗，從而引發(fā)糖尿病。葡萄糖代謝胰島素抵抗會(huì)導(dǎo)致葡萄糖代謝異常，血糖升高。腫瘤生長因子信號(hào)通路生長因子信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞過度增殖，從而引發(fā)腫瘤。腫瘤細(xì)胞腫瘤細(xì)胞往往具有不受控制的生長和擴(kuò)散的特點(diǎn)。神經(jīng)退行性疾病神經(jīng)元信號(hào)通路神經(jīng)元信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元死亡，從而引發(fā)神經(jīng)退行性疾病。神經(jīng)元死亡神經(jīng)元死亡會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)功能障礙，比如記憶力下降、運(yùn)動(dòng)障礙等。自身免疫性疾病1免疫信號(hào)通路異常免疫信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致免疫系統(tǒng)攻擊自身組織，從而引發(fā)自身免疫性疾病。2自身抗體免疫系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生攻擊自身組織的抗體。3組織損傷自身抗體攻擊自身組織，導(dǎo)致組織損傷。藥物對(duì)信號(hào)通路的調(diào)控抗腫瘤藥物抗腫瘤藥物可以抑制腫瘤細(xì)胞的生長因子信號(hào)通路。免疫抑制劑免疫抑制劑可以抑制免疫細(xì)胞的激活，用于治療自身免疫性疾病。降糖藥降糖藥可以增強(qiáng)胰島素信號(hào)通路，用于治療糖尿病?？鼓[瘤藥物靶向藥物靶向藥物可以特