细胞的跨膜信号转导.ppt

上传人:xt****7 文档编号:16172139 上传时间:2020-09-21 格式:PPT 页数:46 大小:4.55MB
返回 下载 相关 举报
细胞的跨膜信号转导.ppt_第1页
第1页 / 共46页
细胞的跨膜信号转导.ppt_第2页
第2页 / 共46页
细胞的跨膜信号转导.ppt_第3页
第3页 / 共46页
点击查看更多>>
资源描述
细胞的跨膜信号转导,信号转导:细胞针对外源信息所发生的细胞内生物化学变化及效应的全过程,信号转导(signal transduction),“信号” 主要:化学信号(激素、神经递质、细胞因子) 其他:机械、光、电信号,细胞间的信号传递: 接触性依赖的通讯:细胞粘附、识别 化学通讯: 内分泌(endocrine) 旁分泌(paracrine) 自分泌(autocrine) 化学突触(chemical synapse) 间隙连接:如电突触、闰盘 外泌体(exosomes):,跨膜信号转导的基本过程,三个阶段: 胞外信号的识别 胞内信号转换和放大 胞内效应产生,受体:是一类存在于靶细胞膜上或胞内可识别并结合外源信号分子(配体),进而引起靶细胞内产生相应的生物效应的分子。其化学本质是蛋白质,个别为糖脂 。 胞内受体:少数疏水性信号分子穿过质膜进入胞内(如:类固醇激素、甲状腺激素、维生素D等) 膜受体:大部分亲水性的刺激信号作用于膜表面受体 配体:能与受体特异性结合的信号分子 脂溶性分子:可直接穿膜进入靶细胞 水溶性分子:不能穿过靶细胞膜,只能经膜上的信号转换机制实现信号传递,所以又称为第一信使(primary messenger)。,构成信号转导系统的要素,第二信使(second messenger):受体被激活后在细胞内产生的、能介导信号转导通路的活性物质。,构成信号转导系统的要素,重要的有: 环核苷酸:环腺苷酸(cAMP)、环鸟苷酸(cGMP) 脂类衍生物:二酰甘油(DG)、1, 4, 5-三磷酸肌醇(IP3) 无机物:Ca2+等 作用:传导、放大胞外信号,激活蛋白激酶或离子通道,1957年,E. Sutherland在研究肾上腺素促进肝糖原分解的机制时发现,激素的作用依赖于细胞产生一种小分子化合物环腺苷酸(cyclic AMP,cAMP),从而提出了第二信使学说。,第二信使,第一信使,Sutherland, 获 1971年诺贝尔生理和医学奖,第二信使学说,略,腺苷酸环化酶:跨膜12次。在Mg2+或Mn2+的存在下,催化ATP 生成cAMP。,cAMP的产生,cAMP、 cGMP 、 DAG、 IP3、 Ca2+,第二信使的效应模式: 可逆磷酸化,12,蛋白激酶A (PKA),cAMP-Dependent Protein Kinase,转录因子磷酸化,PKA的功能,P,P,失活,激活,快效应:底物磷酸化,慢效应:调控基因表达,膜受体介导: 离子通道受体 (环状受体) G蛋白偶联受体 (七跨膜-螺旋型受体) 酶偶联受体 (单跨膜-螺旋型受体) 胞内受体介导 (胞内转录因子型受体),跨膜信号转导的主要途径,离子通道型受体属于化学门控通道,其接受的化学信号绝大多数是神经递质,故也称递质门控通道(transmitter-gated ion channel) ; 受体由均一或非均一的亚基构成寡聚体,且围成一跨膜离子通道,激活后可引起离子的跨膜流动,触发生理反应,1.离子通道受体介导的信号转导,通过产生跨膜电变化传递信号 路径简单、速度快 作用较局限,特 点,(比较G蛋白偶联通路),ACh 与终板膜膜上通道型受体(N型ACh受体) 特异性结合 ACh受体通道构型改变(离子通道打开) Na+内流(和K+外流) 终板膜去极化(终板电位) 周围肌膜兴奋和肌细胞收缩,神经-骨骼肌接头2型ACh受体,范 例,2. G蛋白偶联受体介导的信号转导,信号途径:配体+受体G蛋白效应器分子第二信使靶分子生物学效应,G蛋白偶联受体:由一条包含7次跨膜螺旋的肽链构成,胞外结构域识别信号分子,胞内结构域与G蛋白偶联,调节相关酶活性,在细胞内产生第二信使,将胞外信号转为胞内信号。,2. G蛋白偶联受体介导的信号转导,G蛋白偶联受体 G蛋白(鸟苷酸结合蛋白) G 蛋白效应器 第二信使,(一)参与转导的信号分子,1. G蛋白偶联受体:与配体结合后,通过构象变化结合并激活G蛋白。 通过G蛋白发挥作用称为G蛋白偶联受体; 不具备通道结构,无酶活性; 种类繁多,每种受体都由一条包含7次跨膜螺旋的肽链构成也称7次跨膜受体。,(一)参与转导的信号分子,“7次跨膜受体”: 膜外侧N-末端识别、结合配体 膜内侧C-末端激活膜内G蛋白,2.G蛋白:即鸟苷酸结合蛋白,它是一类和GTP或GDP相结合、位于细胞膜胞浆面的外周蛋白。 由、和三个亚单位形成的异源三聚体; 和亚基通过共价结合的脂肪酸链尾固定在膜上 耦联膜受体与下游效应器(酶或离子通道)的蛋白。,(一)参与转导的信号分子,亚基具有三个功能位点: GTP结合位点; 鸟苷三磷酸水解酶(GTPase)活性位点; 效应酶结合位点。,2.G蛋白:分子开关作用。 亚基结合GDP处于关闭状态,结合GTP处于开启状态: 作用:与激活的受体相遇而被激活,再由激活型-GTP和亚单位进一步激活下游效应器,从而改变细胞内第二信使的浓度。,(一)参与转导的信号分子,GTP酶,“分子开关”,失活型G蛋白,激活型G蛋白,蛋白循环,哺乳动物细胞中的G亚基种类及效应,G蛋白的种类很多,每一类还有许多亚型 不同的G蛋白可激活不同的酶,产生不同的信使分子,3G 蛋白效应器(G protein effector),(一)参与转导的信号分子, 腺苷酸环化酶(adenylate cyclase, AC),作用是催化细胞内的ATP生成第二信使cAMP; 磷脂酶C(phospholipas C, PLC),可催化细胞膜上的磷脂酰肌醇生成第二信使DG和IP3; 磷酸二酯酶(phosphodiesterase, PDE),可以水解胞内的第二信使cGMP; 磷脂酶A2(phospholipase A2),(1)主要是指催化生成(或分解)第二信使的酶,(2)离子通道:G蛋白也可直接调控离子通道的活动,4第二信使(second messenger),(一)参与转导的信号分子,第二信使: cAMP(环磷腺苷) DG(二脂酰甘油)和IP3(三磷酸肌醇) cGMP(环磷鸟苷) Ca2+ 作用:激活蛋白激酶或离子通道,腺苷酸环化酶(AC)和第二信使:cAMP,ATP,cAMPPPi,催化结构域,催化结构域,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,G蛋白耦联受体,总结:G蛋白偶联受体介导的信号转导过程,第二信使,蛋白激酶 或通道,GDP,GTP,细胞 功能 改变,(二)主要的G蛋白偶联受体信号转导途径,受体-G蛋白-AC(腺苷酸环化酶)途径 受体-G蛋白-PLC(磷脂酶C)途径,cAMP途径,1. 受体-G蛋白-AC(腺苷酸环化酶)途径,(在不同的细胞中,PKA磷酸化的底物不同,因而其功能也不同),细胞外信息分子,受 体,G 蛋 白,A C,第二信使(cAMP),蛋白激酶(PKA),酶或功能性蛋白质,生 物 学 效 应,例如:,运动,交感神经兴奋,释放去甲肾上腺素,心肌细胞膜上1肾上腺素能受体,Gs蛋白,AC,cAMP,PKA,功能蛋白磷酸化,心率,心肌收缩力,1953年,Hokin等发现外界刺激可加速膜脂代谢,如乙酰胆碱在促进胰腺分泌淀粉酶的同时也加快膜脂的周转。32P标记研究表明,外界刺激引起膜中磷脂酰肌醇(PI)变化。 1975年,Michell等用3H标记肌醇磷酸与细胞温育,加入激动剂,测定被标记的PI及其代谢产物,发现PI减少了而其代谢物增加,从而证明刺激促进质膜中PI水解。其后几年陆续发现PI水解产物肌醇三磷酸(IP3)可刺激内质网释放Ca2+;蛋白激酶C(PKC)受Ca2+和PI水解另一产物二酰基甘油(DG)的激活。后来又发现许多膜脂代谢产物,如磷脂酰肌醇磷酸、溶血磷脂酸、神经酰胺等都是重要的胞内信使。,2.受体-G蛋白-PLC(磷脂酶C)途径:自学,2.受体-G蛋白-PLC(磷脂酶C)途径:自学,磷脂酶C催化PIP2水解生成DAG和IP3 “双信使系统” 激活蛋白激酶C(PKC)或通过内质网释放钙起作用,(三) G蛋白偶联受体的信号转导特点,效应出现较慢(多级酶催化) 反应较灵敏(生物放大效应) 作用较广泛 配体较多 受体分布广泛 效应器酶、第二信使的多样性 第二信使在胞浆扩散 效应器较多,cAMP -蛋白激酶A信号的级联放大,酶偶联受体既有受体作用又有酶作用的膜蛋白质。 一种跨膜蛋白,但每个受体分子只有1次穿膜,也称为单次跨膜受体。,3.酶偶联受体介导的信号转导,较重要的有: 酪氨酸激酶受体(TKR) 酪氨酸激酶结合型受体 鸟苷酸环化酶受体,1. 酪氨酸激酶受体(tyrosine-kinase receptor, TKR),配体:大部分生长因子和一部分肽类激素(如胰岛素、干扰素、白细胞介素、生长激素、催乳素等)。,生长因子、胰岛素,与受体酪氨酸激酶结合,细胞内生物效应,膜外N端:识别、结合第一信使 膜内C端:具有酪氨酸激酶活性,2.鸟苷酸环化酶受体(guanylyl cyclase receptor),配体:心房钠尿肽(ANP,心钠素、心房利尿因子) 、脑钠尿肽(BNP)、NO受体等。,位于平滑肌胞质中的NO的鸟苷酸环化酶受体,1998年R.Furchgott等三位美国科学家因对NO信号转导机制的研究而获诺贝尔生理学或医学奖。,硝酸甘油治疗心绞痛: 硝酸甘油NO结合可溶性鸟苷酸环化酶(GC)三磷酸鸟苷(GTP)转变成cGMP激活PKG舒张血管,增加血流量.,略,4.细胞内受体介导的信号转导,作用特点:作用时间较缓慢,也存在非基因调控的快速效应机制,配体:类固醇激素、甲状腺素、维甲酸类、维生素D,作用机制:基因表达学说,胞内转录因子型受体结构示意图,转录激活域,核转位及DNA结合域,激素结合域,COOH,事实上,细胞中的信号转导途径比我们想象的复杂得多,三种膜受体的特点,小结,
展开阅读全文
相关资源
正为您匹配相似的精品文档
相关搜索

最新文档


当前位置:首页 > 图纸专区 > 课件教案


copyright@ 2023-2025  zhuangpeitu.com 装配图网版权所有   联系电话:18123376007

备案号:ICP2024067431-1 川公网安备51140202000466号


本站为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知装配图网,我们立即给予删除!