第16章 细胞间信息传递

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物化学,杭州职业技术学院,学习目的,了解细胞膜通道的信息传递途径,了解鸟苷酸环化酶信息传递通路,了解酪氨酸蛋白激酶信息传递通路,熟悉细胞间信息传递的通讯方式,熟悉信息分子和受体的特点,熟悉依赖G蛋白的腺苷酸环化酶信息传递途径,熟悉细胞内受体的信息传递途径,第十六章 细胞间信息传递,signal,cell,change,增殖分化代谢功能应激凋亡,cellular signal transduction,or or lostdisease,第一节 细胞间信息传递方式,直接信息传递(direct communication)：,信息分子通过相邻细胞间的连接通道从一个细胞进入另一细胞的信息传递。我们把细胞之间的这种结构称为裂隙连结(gap junction),信息传递(indirect communication),细胞产生的信息分子分泌到细胞外，经扩散或血液运送到靶细胞(target cell)，信息分子与靶细胞受体结合，并通过一定机制将信息传递到细胞内部，从而靶细胞做出相应的反响,第二节 信息分子与受体,细胞间信息分子,由细胞分泌的起调节靶细胞生命活动的化学物质统称为细胞间信息分子,细胞内信息分子,在细胞内传递调控信号的化学物质统称为细胞内信号分子,受 体receptor,细胞膜上或细胞内能特异性识别信息分子并与之结合，进而引起细胞生物学效应改变的特殊蛋白质或糖脂。共有两类：位于细胞膜上的受体称为膜受体，位于细胞内的受体称为胞内受体。膜受体又包括与离子通道偶联的受体，与G蛋白偶联的受体；具有鸟苷酸环化酶活性的受体；具有酪氨酸蛋白激酶活性的受体,能与受体呈特异性结合的信息分子那么称为配体ligand,受体的特点,高度特异性,高度亲和性,结合反响的可逆性,可饱和性,特定的生物学效应,第三节 受体介导的信息传递途径,与离子通道偶联的信息传递途径,与G蛋白偶联的信息传递途径,与鸟苷酸环化酶偶联的信息传递途径,与酪氨酸蛋白激酶偶联的信息传递途径,与细胞内受体偶联的信息传递途径,与G蛋白偶联的信息传递途径,G,蛋白(G protein/GTP binding protein)是位于细胞膜胞浆一侧，能与鸟嘌呤核苷酸结合并具有水解GTP活性的蛋白质。G蛋白由、三个亚基组成，其中亚基可以结合GDP或GTP，同时具有GTP酶的活性。在静息时G蛋白的亚基上结合着GDP(即G-GDP，为非活化型)，受体处于与配体有高亲和力的活化状态,、,和,亚单位 组成的异三聚体,G,GDP,GP,失活状态,活性状态,G蛋白循环,当形成受体与配体结合后，与G-GDP的亲和性增高，于是便受体-配体-G蛋白-GDP复合体。该复合体形成后G蛋白的亚基构象改变，与GDP的亲和力下降，与GTP的亲和力增大，于是GDP被胞浆中的GTP置换(即G-GTP，为活化型)。,在复合体完成GTP 置换的同时复合体别离为-GTP和。-GTP调控下游腺苷酸环化酶(Adenylyl cyclase，AC)、磷脂酶C(Phospholipase，C)、Ca2+、K+通道以及肾上腺素受体激酶等。,G蛋白激活:,GTP与G,相结合,G蛋白失活:,GTP酶水解GTP,受体,G,GDP,G,GTP,效应蛋白,G,GTP,效应蛋白,G,GDP,G蛋白介导的细胞信号转导途径经三 种途径下传,-R,2-R，M-R,1-R，ET-R,Gs,Gi,Gq,AC,PLC,cAMP,PIP,2,IP,3,PKA,DAG(DG),Ca,2+,释放,靶蛋白 靶基因转录,PKC,靶蛋白的磷酸化,磷酸化,cAMP-蛋白激酶A途径,细胞膜上有两类受体与该途径有关，一类是冲动型受体，当信息分子与该类受体结合后，激活AC，使细胞内cAMP生成增加；另一类是抑制型受体，当信息分子与该类受体结合后，抑制AC活性，使细胞内cAMP生成减少。,与冲动型受体结合的信息分子有：胰高血糖素、促肾上腺皮质激素、型肾上腺素等；与抑制型受体结合的信息分子有：乙酰胆碱M、型肾上腺素、阿片肽等。,PKA是一个四聚体，由2个催化亚基和2个调节亚基组成。每个调节亚基上有2个结合cAMP的位点。当调节亚基结合cAMP后，调节亚基与催化亚基解离，游离的催化亚基才表现出其催化活性。PKA催化一些蛋白质的丝(苏)氨酸残基的羟基磷酸化。,PKA的作用：,催化许多细胞内蛋白质的磷酸化,磷酸化钙通道，引起Ca2+内流；,磷酸化微管蛋白，引发细胞的分泌功能；,游离的活性催化亚基进入核内，使转录调控相关蛋白的丝氨酸磷酸化，最终引起基因的表达水平变化。,蛋白激酶A,信号分子-受体,G蛋白,GDP,G蛋白,GTP,磷酸酯酶C,磷酸酯酶C,磷脂酰肌醇,二酯酰甘油,三磷酸肌醇,PKC,胞质中钙离子增加,钙调蛋白,IP3-Ca2+、钙调蛋白途径,IP3受体是分子较大的四聚体，其亚基的羧基端局部构成钙通道。当IP3与受体结合后，受体变构，钙通道开放，贮存于内质网的Ca2+释放出来，使胞液内Ca2+浓度升高；内质网的Ca2+储藏枯竭后，还能激活细胞膜的钙通道，引起细胞外Ca2+内流，也使胞液内Ca2+浓度升高。,Ca2+升高可以激活Ca2+-钙调蛋白依赖性蛋白激酶(Ca2+-calmodulin-dependent protein kinase，CaM激酶)。当钙调蛋白(CaM)4个Ca2+结合位点结合Ca2+后，钙调蛋白变构，一些依赖Ca2+-CaM的蛋白激酶就被激活，后者的底物谱非常广，可以磷酸化许多蛋白质的丝(苏)氨酸残基，使之激活或失活。,由磷脂酶C水解PIP2，生成的DG是脂溶性，生成后仍留于细胞膜。DG的信息传递途径引起短暂的蛋白激酶C的活化，主要与内分泌腺、外分泌腺的分泌、血管平滑肌张力的改变、物质代谢变化等有关。,与鸟苷酸环化酶偶联的信息传递途径,cGMP广泛存在于动物各组织中，其含量约为cAMP的1/10-1/100。cGMP由GTP在鸟苷酸环化酶guanylate cyclase，GC的催化下生成，其生成和降解过程如下：,GTP,G,Mg,2+,PPi,cGMP,磷酸二酯酶,H,2,O,Ca,2+,或 Mg,2+,5-GMP,cGMP能激括cGMP依赖性蛋白激酶(cGMP-蛋白激酶，蛋白激酶G)，从而催化有关蛋白或有关酶类的丝苏氨酸残基磷酸化，产生生物学效应。,与酪氨酸蛋白激酶偶联的信息传递途径,酪氨酸蛋白激酶tyrosine-protein kinase，TPK能特异的催化蛋白质分子中的酪氨酸残基磷酸化，改变被磷酸化蛋白质的生物学活性，继而产生细胞内效应。该作用与细胞的生长、增值、分化等过程密切相关。细胞中的TPK分为两大类，第一类位于细胞膜上称为受体型TPK，该类受体均具有催化功能，所以又称为催化型受体，如胰岛素受体、表皮生长因子受体等；另一类受体位于胞浆中称为非受体型TPK，但它们常与非催化型受体偶联。,当配体与受体结合后，催化型受体结构发生改变，催化受体蛋白的胞内肽链酪氨酸残疾磷酸化，这一过程称为自身磷酸化；非催化型受体与配体结合后，受体胞内局部被非受体型TPK磷酸化。磷酸化后的受体通过细胞内的特异性蛋白传递信息，产生生物学效应。,PI3K,GF,TPK,靶蛋白,磷酸化,Grb2,Sos,Raf,MEK,ERK,靶蛋白,磷酸化,转录因子,磷酸化,靶基因,转录,PLC,PIP2,DAG,PKC,IP3,Ca,2+,50 kinds,Ras,二非受体TPK信号转导途径,IL、IFN、促红素多数细胞因子,FAK,Src家族中PTK PTK磷酸化,激活,诱导转录,DNA 核内调节基因表达,细胞因子,应答元件 细胞表型改变,JAK,JAK-STAT通路,JAK,JAK,STAT,与细胞内受体偶联的信息传递途径,与细胞内受体结合发挥调节作用的信息分子多是分子量比较小的脂溶性激素，如性激素、糖皮质激素、盐皮质激素、甲状腺激素、1，25OH2-D3等。该类信息分子与细胞浆或细胞核中的特异性受体结合后，移动到细胞核内的特定DNA序列上，进一步完成对基因表达的调控。这种调控有时是促进蛋白质的生物合成，有时是抑制蛋白质的生物合成。该类调控方式比较慢，但作用时间较长。,小结,细胞间的信息传递方式包括直接传递和间接传递。细胞膜受体介导的间接信息传递途径是本章的重点。G蛋白是细胞膜受体信息传递的重要偶联体，与G蛋白偶联的信息传导途径有：1cAMP-蛋白质激酶A途径，cAMP激活蛋白激酶A，后者使某些底物蛋白发生磷酸化直接调节物质代谢；2 IP3-Ca2+、钙调蛋白途径，受体激活磷脂酶C，使PIP2水解产生IP3和DG，它们可引起细胞内Ca2+浓度增加，激活Ca2+-钙调蛋白依赖性蛋白激酶，进而引起底物蛋白的磷酸化。TPK偶联的信息传递途径，包括受体型TPK和非受体型TPK，它们通过不同的方式使受体发生磷酸化反响。,在细胞内受体介导的信息传递中，配体主要是类固醇激素，他们可以通过细胞膜，在胞浆内或核内与受体结合，复合物直接调控基因的转录。,PgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%v(y+B3E6H9LcOgRjUmYp!s&w)z1C4F7JaMdPhSkWnZq$u*x-A2D5H8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbNeQhTlWoZr%u(y+B2E6H9KcOfRjUmXp!s&v)z0z0C4F7IaMdPgSkVnZq$t*x-A1D5G8KbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$u*x-A2D5G8KbNfQiTlXo#r%v(y0B3E6I9LcOgRjVmYp!t&w)z1C4G7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3F6I9LdOgRjVmYq!t&w-z1C4G7JbMePhTkWnZr$u(x+A2E5H8KcNfRiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+B2E5H9KcNfRiUmXp#s&v)y0C3F7IaLdPgSjVnYq$t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaMdPgSkVnYq$t*x-A1D5G8JbNeQiTlWo#r%u(y+B3E6H9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiTlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcKcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdPgSjVnYq!t*w-A1D4G8JbMeQhTlWoZr%u(x+B2E6H9KcOfRiUmXp!s&v)z0C3F7IaLdPgSkVnYq$t*w-A1D5G8JbNeQhTlWo#r%u(y+B2E6H9LcOfRjUmXp!s&w)z0C4F7IaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6H9