《細(xì)胞應(yīng)激與分子信號(hào)傳遞》課件

細(xì)胞應(yīng)激與分子信號(hào)傳遞導(dǎo)言細(xì)胞應(yīng)激概述細(xì)胞應(yīng)激是細(xì)胞對(duì)各種內(nèi)外環(huán)境刺激的反應(yīng)，包括物理、化學(xué)和生物因素。它是一個(gè)復(fù)雜且精細(xì)調(diào)節(jié)的過(guò)程，涉及信號(hào)傳導(dǎo)通路、基因表達(dá)調(diào)控和細(xì)胞命運(yùn)決定。信號(hào)傳導(dǎo)通路細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)傳導(dǎo)通路是細(xì)胞感知和響應(yīng)外界刺激的核心機(jī)制。這些通路通過(guò)一系列蛋白相互作用和修飾，將應(yīng)激信號(hào)傳遞至下游靶點(diǎn)，最終導(dǎo)致細(xì)胞功能的改變。細(xì)胞應(yīng)激的概念定義細(xì)胞應(yīng)激是指細(xì)胞對(duì)各種不利環(huán)境因素的反應(yīng)，這些因素會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)失衡。特征細(xì)胞應(yīng)激通常表現(xiàn)為細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的變化，例如蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊、氧化應(yīng)激、DNA損傷和細(xì)胞死亡。目的細(xì)胞應(yīng)激的目的在于維持細(xì)胞的生存，并通過(guò)修復(fù)機(jī)制恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡以消除受損細(xì)胞。細(xì)胞應(yīng)激的類型氧化應(yīng)激過(guò)量的活性氧自由基的積累導(dǎo)致的氧化損傷，可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA的損傷。熱休克應(yīng)激高溫或其他應(yīng)激因素導(dǎo)致的蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊，可能導(dǎo)致細(xì)胞器功能障礙和細(xì)胞死亡。DNA損傷DNA損傷，包括斷裂、堿基修飾和錯(cuò)配，可能導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定和突變。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能障礙導(dǎo)致的應(yīng)激反應(yīng)，可能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或自噬。細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)傳導(dǎo)通路受體細(xì)胞膜上的受體可以感知外部環(huán)境的刺激，并啟動(dòng)信號(hào)傳導(dǎo)通路。中介蛋白信號(hào)通路中的一系列蛋白質(zhì)，通過(guò)磷酸化、泛素化等修飾，將信號(hào)傳遞至下游靶點(diǎn)。靶蛋白信號(hào)通路的下游靶蛋白，包括轉(zhuǎn)錄因子、酶和細(xì)胞骨架蛋白，可以改變細(xì)胞的功能。熱休克蛋白與細(xì)胞保護(hù)1熱休克反應(yīng)細(xì)胞在受到熱休克等應(yīng)激時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量熱休克蛋白，以保護(hù)細(xì)胞免受損傷。2蛋白質(zhì)折疊熱休克蛋白可以幫助蛋白質(zhì)正確折疊，防止蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊和聚集，維持細(xì)胞功能。3細(xì)胞保護(hù)熱休克蛋白還可以通過(guò)清除錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、抑制細(xì)胞凋亡和促進(jìn)細(xì)胞修復(fù)，保護(hù)細(xì)胞免受損傷。氧化應(yīng)激與抗氧化防御活性氧自由基活性氧自由基是一種具有高度反應(yīng)活性的分子，可以導(dǎo)致氧化損傷?？寡趸讣?xì)胞內(nèi)存在多種抗氧化酶，可以清除活性氧自由基，防止氧化損傷?？寡趸瘎┛寡趸瘎┛梢酝ㄟ^(guò)抑制自由基生成或直接清除自由基，發(fā)揮抗氧化作用。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與UPR通路1蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊會(huì)導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。2UPR通路激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激會(huì)激活UPR通路，以減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力。3細(xì)胞命運(yùn)決定UPR通路可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、自噬或蛋白質(zhì)降解，以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。DNA損傷與修復(fù)機(jī)制1DNA損傷DNA損傷是指DNA序列的變化，包括斷裂、堿基修飾和錯(cuò)配。2DNA修復(fù)機(jī)制細(xì)胞內(nèi)存在多種DNA修復(fù)機(jī)制，可以修復(fù)受損的DNA。3基因組穩(wěn)定DNA修復(fù)機(jī)制可以維持基因組穩(wěn)定，防止突變和疾病發(fā)生。細(xì)胞周期調(diào)控與細(xì)胞命運(yùn)1G1期細(xì)胞生長(zhǎng)和合成蛋白質(zhì)，為DNA復(fù)制做準(zhǔn)備。2S期DNA復(fù)制，每個(gè)染色體復(fù)制成兩份。3G2期細(xì)胞繼續(xù)生長(zhǎng)，準(zhǔn)備進(jìn)入有絲分裂。4M期細(xì)胞分裂，產(chǎn)生兩個(gè)子細(xì)胞。細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)Caspase蛋白是一系列參與細(xì)胞凋亡的蛋白酶，通過(guò)級(jí)聯(lián)反應(yīng)執(zhí)行細(xì)胞凋亡。凋亡小體形成細(xì)胞凋亡時(shí)，細(xì)胞會(huì)形成凋亡小體，并被吞噬細(xì)胞吞噬，避免引起炎癥反應(yīng)。自噬與機(jī)體穩(wěn)態(tài)維持Nrf2-Keap1信號(hào)通路Nrf2Nrf2是一種轉(zhuǎn)錄因子，可以調(diào)控抗氧化基因的表達(dá)。Keap1Keap1是Nrf2的抑制蛋白，可以抑制Nrf2的活性。NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1NF-κBNF-κB是一種轉(zhuǎn)錄因子，可以調(diào)控炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)和細(xì)胞生長(zhǎng)。2IκBIκB是NF-κB的抑制蛋白，可以抑制NF-κB的活性。3信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)可以導(dǎo)致IκB的磷酸化和降解，釋放NF-κB并激活其活性。MAPK信號(hào)通路MAPKMAPK是一系列絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，參與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化和凋亡。信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)可以激活MAPK信號(hào)通路，導(dǎo)致下游靶蛋白的磷酸化和激活。細(xì)胞反應(yīng)MAPK信號(hào)通路可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的各種反應(yīng)，包括基因表達(dá)、細(xì)胞骨架重排和細(xì)胞死亡。PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路1PI3KPI3K是一種磷脂酰肌醇3-激酶，可以催化磷脂酰肌醇的磷酸化。2AktAkt是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、存活和代謝。3mTORmTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，可以調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖和自噬。JAK-STAT信號(hào)通路1JAKJAK是一系列酪氨酸激酶，可以磷酸化STAT蛋白。2STATSTAT是一種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活因子，可以進(jìn)入細(xì)胞核并調(diào)節(jié)基因表達(dá)。3信號(hào)傳導(dǎo)細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)可以激活JAK-STAT信號(hào)通路，導(dǎo)致STAT蛋白的磷酸化和激活。細(xì)胞應(yīng)激與基因表達(dá)調(diào)控1轉(zhuǎn)錄細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)可以激活或抑制特定基因的轉(zhuǎn)錄，改變基因表達(dá)模式。2翻譯細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)可以影響mRNA的翻譯，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成。3蛋白質(zhì)降解細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)可以調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)降解，改變蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和活性。表觀遺傳學(xué)修飾與細(xì)胞應(yīng)激DNA甲基化DNA甲基化是一種重要的表觀遺傳學(xué)修飾，可以調(diào)節(jié)基因表達(dá)。組蛋白修飾組蛋白修飾可以改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，影響基因表達(dá)。非編碼RNA與細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)通路交叉調(diào)節(jié)協(xié)同作用多個(gè)信號(hào)通路可以協(xié)同作用，放大細(xì)胞應(yīng)激的反應(yīng)。拮抗作用多個(gè)信號(hào)通路可以相互拮抗，調(diào)節(jié)細(xì)胞應(yīng)激的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。應(yīng)激調(diào)節(jié)與疾病發(fā)生機(jī)制腫瘤細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)失調(diào)可以促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。神經(jīng)退行性疾病細(xì)胞應(yīng)激可以導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡，是神經(jīng)退行性疾病的重要病理機(jī)制。心血管疾病細(xì)胞應(yīng)激可以導(dǎo)致心血管細(xì)胞損傷，增加心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。代謝性疾病細(xì)胞應(yīng)激可以導(dǎo)致代謝紊亂，增加代謝性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。腫瘤與細(xì)胞應(yīng)激信號(hào)1細(xì)胞增殖腫瘤細(xì)胞可以逃避免疫系統(tǒng)，并通過(guò)過(guò)度增殖而形成腫瘤。2血管生成腫瘤細(xì)胞可以誘導(dǎo)血管生成，以獲得營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和氧氣。3轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞可以從原發(fā)部位轉(zhuǎn)移到其他部位，形成轉(zhuǎn)移瘤。神經(jīng)退行性疾病與細(xì)胞應(yīng)激蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡，是阿爾茨海默病和帕金森病的重要病理機(jī)制。氧化應(yīng)激氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞損傷，加重神經(jīng)退行性疾病的進(jìn)程。炎癥反應(yīng)炎癥反應(yīng)可以加劇神經(jīng)細(xì)胞死亡，是神經(jīng)退行性疾病的重要病理機(jī)制之一。心血管疾病與細(xì)胞應(yīng)激1心肌細(xì)胞死亡細(xì)胞應(yīng)激可以導(dǎo)致心肌細(xì)胞死亡，造成心肌梗塞。2血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷細(xì)胞應(yīng)激可以導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，增加動(dòng)脈粥樣硬化風(fēng)險(xiǎn)。3心血管疾病細(xì)胞應(yīng)激是心血管疾病的重要病理機(jī)制，導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展。代謝性疾病與細(xì)胞應(yīng)激1胰島素抵抗細(xì)胞應(yīng)激可以導(dǎo)致胰島素抵抗，增加糖尿病風(fēng)險(xiǎn)。2脂肪組織炎癥細(xì)胞應(yīng)激可以導(dǎo)致脂肪組織炎癥，促進(jìn)肥胖的發(fā)生。3代謝紊亂細(xì)胞應(yīng)激可以導(dǎo)致代謝紊亂，增加代謝性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。免疫性疾病與細(xì)胞應(yīng)激1免疫細(xì)胞激活細(xì)胞應(yīng)激可以激活免疫細(xì)胞，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)和免疫系統(tǒng)失調(diào)。2自身免疫反應(yīng)細(xì)胞應(yīng)激可以誘發(fā)自身免疫反應(yīng)，導(dǎo)致自身免疫性疾病。3免疫系統(tǒng)失衡細(xì)胞應(yīng)激可以導(dǎo)致免疫系統(tǒng)失衡，增加感染和疾病的風(fēng)險(xiǎn)。衰老與細(xì)胞應(yīng)激端?？s短細(xì)胞應(yīng)激可以