细胞信号转导的分子机制.ppt

第十九章 细胞信号转导的分子机制 TheMolecularMechanismofCellularSignalTransduction 细胞通讯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称为信号转导 signaltransduction 改变细胞内的某些代谢过程 或改变生长速度 或改变细胞迁移或进入细胞凋亡等生物学行为 细胞外信号 受体 细胞内各种分子数量 分布或活性变化 细胞信号转导的基本路线 一 细胞外化学信号有可溶型和膜结合型两种形式 多细胞生物中 细胞可通过分泌化学物质而发出信号 这些分子作用于靶细胞表面或细胞内的受体 调节靶细胞的功能 从而实现细胞之间的信息交流 化学信号可以是可溶性的 也可以是膜结合形式的 一 可溶型信号分子作为游离分子在细胞间传递 可溶型信号分子可根据其溶解特性分为脂溶性化学信号和水溶性化学信号两大类 根据体内化学信号分子作用距离 可以将其分为三类 作用距离最远的内分泌 endocrine 系统化学信号 称为激素 属于旁分泌 paracrine 系统的细胞因子 主要作用于周围细胞 有些作用于自身 称为自分泌 autocrine 作用距离最短的是神经元突触内的神经递质 neurotransmitter 二 膜结合型信号分子需要细胞间接触才能传递信号 当细胞通过膜表面分子发出信号时 相应的分子即为膜结合型信号分子 而在靶细胞表面与之特异性结合的分子 则通过这种分子间的相互作用而接收信号 并将信号传入靶细胞内 这种细胞通讯方式称为膜表面分子接触通讯 二 细胞经由特异性受体接收细胞外信号 细胞膜上或细胞内能识别外源化学信号并与之结合的蛋白质分子成为受体 Receptor 能够与受体特异性结合的分子称为配体 ligand 可溶性和膜结合型信号分子都是常见的配体 一 受体有细胞内受体和细胞膜受体 受体按照其在细胞内的位置分为 细胞内受体细胞表面受体 二 受体结合配体并转换信号 受体识别并与配体结合 是细胞接收外源信号的第一步反应 受体有两个方面的作用 一是识别外源信号分子并与之结合 二是转换配体信号 使之成为细胞内分子可识别的信号 并传递至其他分子引起细胞应答 三 受体与配体的相互作用具有共同的特点 配体 受体结合曲线 三 细胞内信号转导具有多条信号通路并形成网络调控 细胞内存在多种信号转导分子 这些分子依次相互识别 相互作用 有序地转换和传递信号 由一组分子形成的有序分子变化被称为信号转导通路或信号转导途径 每一条信号转导通路都是由多种信号转导分子组成 不同分子间有序地依次进行相互作用 上游分子引起下游分子的数量 分布或活性状态变化 从而使信号向下游传递 信号转导分子相互作用的机制构成了信号转导的基本机制 由一种受体分子转换的信号 可通过一条或多条信号转导通路进行传递 而不同类型受体分子转换的信号 也可通过相同的信号通路进行传递 TSH TSH受体 HSL 激素敏感性甘油三酯脂肪酶 脂解激素 能促进脂肪动员的激素 如胰高血糖素 去甲肾上腺素 促肾上腺皮质激素 TSH等 第二节 细胞内信号转导分子IntracellularSignalMolecules 细胞外的信号经过受体转换进入细胞内 通过细胞内一些蛋白质分子和小分子活性物质进行传递 这些能够传递信号的分子称为信号转导分子 signaltransducer 依据作用特点 信号转导分子主要有三大类 小分子第二信使 酶 调节蛋白 信号转导分子依次相互作用 从而形成上游分子和下游分子的关系 受体及信号转导分子传递信号的基本方式包括 改变下游信号转导分子的构象 改变下游信号转导分子的细胞内定位 信号转导分子复合物的形成或解聚 改变小分子信使的细胞内浓度或分布 一 第二信使结合并激活下游信号转导分子 环腺苷酸 cAMP 环鸟苷酸 cGMP 甘油二酯 DAG 三磷酸肌醇 IP3 磷脂酰肌醇 3 4 5 三磷酸 PIP3 Ca2 等可以作为外源信息在细胞内的信号转导分子 称为细胞内小分子信使 或称为第二信使 secondmessenger 一 小分子信使传递信号具有相似的特点 在完整细胞中 其浓度或分布可在细胞外信号的作用下发生迅速改变 该分子类似物可模拟细胞外信号的作用 阻断该分子的变化可阻断细胞对外源信号的反应 作为别构效应剂在细胞内有特定的靶蛋白分子 二 环核苷酸是重要的细胞内第二信使 目前已知的细胞内环核苷酸类第二信使有cAMP和cGMP两种 1 cAMP和cGMP的上游信号转导分子是相应的核苷酸环化酶 adenylatecyclase AC guanylatecyclase GC 3 环核苷酸在细胞内调节蛋白激酶活性 环核苷酸作为第二信使的作用机制 蛋白激酶A是cAMP的靶分子 cAMP作用于cAMP依赖性蛋白激酶 即蛋白激酶A proteinkinaseA PKA PKA活化后 可使多种蛋白质底物的丝氨酸或苏氨酸残基发生磷酸化 改变其活性状态 底物分子包括一些糖 脂代谢相关的酶类 离子通道和某些转录因子 cAMP激活PKA影响糖代谢示意图 蛋白激酶G是cGMP的靶分子 cGMP作用于cGMP依赖性蛋白激酶 即蛋白激酶G proteinkinaseG PKG cGMP激活PKG示意图 4 蛋白激酶不是cAMP和cGMP的唯一靶分子 环核苷酸作为别构效应剂还可以作用于细胞内其他非蛋白激酶类分子 一些离子通道也可以直接受cAMP或cGMP的别构调节 视杆细胞膜上富含cGMP 门控阳离子通道 嗅觉细胞核苷酸 门控钙通道 三 脂类也可衍生出胞内第二信使 磷脂酰肌醇激酶类 催化磷脂酰肌醇磷酸化 根据肌醇环的磷酸化羟基位置不同 这类激酶有PI 3K PI 4K和PI 5K等 磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C PLC 可将磷脂酰肌醇 4 5 二磷酸 PIP2 分解成为DAG和IP3 磷脂酰肌醇激酶和磷脂酶催化生成第二信使 磷脂酰肌醇4 5位被磷酸化生成的磷脂酰肌醇 4 5 二磷酸 PIP2 是细胞膜磷脂的重要组成 主要存在于细胞膜的内层 在激素等刺激下可分解为甘油二酯 DAG 和三磷酸肌醇 IP3 均能在胞内传递细胞信号 磷脂酶和磷脂酰肌醇激酶催化第二信使的生成 2 脂类第二信使作用于相应的靶蛋白分子 DAG是脂溶性分子 生成后仍留在质膜上 IP3是水溶性分子 可在细胞内扩散至内质网或肌质网膜上 并与其受体结合 IP3的靶分子是钙离子通道 IP3为水溶性 生成后从细胞质膜扩散至细胞质中 与内质网或肌质网膜上的IP3受体结合 DAG和钙离子的靶分子是蛋白激酶C 蛋白激酶C proteinkinaseC PKC 属于丝 苏氨酸蛋白激酶 广泛参与细胞的各项生理活动 PKC作用的底物包括质膜受体 膜蛋白 多种酶和转录因子等 参与多种生理功能的调节 催化结构域 Ca2 DAG 磷脂酰丝氨酸 调 节 结 构 域 催化结构域 底物 Ca2 DAG 磷脂酰丝氨酸 调节结构域 假底物结合区 DAG活化PKC的作用机制示意图 四 钙离子可以激活信号转导相关的酶类 1 钙离子在细胞中的分布具有明显的区域特征 细胞外液游离钙浓度高 1 12 1 23mmol L 细胞内液的钙离子含量很低 且90 以上储存于细胞内钙库 内质网和线粒体内 胞液中游离Ca2 的含量极少 基础浓度只有0 01 0 1mol L 导致胞液游离Ca2 浓度升高的反应有两种 一是细胞质膜钙通道开放 引起钙内流 二是细胞内钙库膜上的钙通道开放 引起钙释放 胞液Ca2 可以再经由细胞质膜及钙库膜上的钙泵 Ca2 ATP酶 返回细胞外或胞内钙库 以消耗能量的方式维持细胞质内的低钙状态 2 钙离子的下游信号转导分子是钙调蛋白 钙调蛋白 calmodulin CaM 可看作是细胞内Ca2 的受体 乙酰胆碱 儿茶酚胺 加压素 血管紧张素和胰高血糖素等 胞液Ca2 浓度升高 CaM CaM Ca2 Ca2 Ca2 Ca2 CaM发生构象变化后 作用于Ca2 CaM 依赖性激酶 CaM K 3 钙调蛋白不是钙离子的唯一靶分子 Ca2 还结合PKC AC和cAMP PDE等多种信号转导分子 通过别构效应激活这些分子 五 NO等小分子也具有信使功能 NO合酶介导NO生成 NO合酶 胍氨酸 精氨酸 NO NO的生理调节作用主要通过激活鸟苷酸环化酶 ADP 核糖转移酶和环氧化酶完成 二 许多酶可通过其催化的反应而传递信号 细胞内的许多信号转导分子都是酶 作为信号转导分子的酶主要有两大类 一是催化小分子信使生成和转化的酶 如腺苷酸环化酶 鸟苷酸环化酶 磷脂酶C 磷脂酶D PLD 等 二是蛋白激酶 作为信号转导分子的蛋白激酶主要是蛋白酪氨酸激酶和蛋白丝 苏氨酸激酶 一 蛋白激酶 蛋白磷酸酶是信号通路开关分子 蛋白激酶与蛋白磷酸酶催化蛋白质的可逆性磷酸化修饰 对下游分子的活性进行调节 蛋白质的可逆磷酸化修饰是最重要的信号通路开关 H2O Pi 蛋白磷酸酶 ATP ADP 蛋白激酶 O PO32 磷酸化的酶蛋白 1 蛋白丝氨酸 苏氨酸激酶和蛋白酪氨酸激酶是主要的蛋白激酶 蛋白激酶是催化ATP 磷酸基转移至靶蛋白的特定氨基酸残基上的一大类酶 已超800种 蛋白激酶的分类 二 许多信号通路涉及蛋白丝 苏氨酸激酶的作用 细胞内重要的蛋白丝 苏氨酸激酶包括受环核苷酸调控的PKA和PKG受DAG Ca2 调控的PKC受Ca2 CaM调控的Ca2 CaM PK受PIP3调控的PKB受丝裂原激活的蛋白激酶 mitogenactivatedproteinkinase MAPK 1 MAPK调控细胞的多种重要的生理功能 哺乳动物细胞重要的MAPK亚家族 细胞外调节激酶 extracellularregulatedkinase ERK ERK参与细胞增殖与分化的调控 c JunN 末端激酶 应激激活的蛋白激酶 JNK SAPK p 38 MAPK 2 MAPK级联激活是多种信号通路的中心环节 MAPK上游的两级信号转导分子也是蛋白激酶 称为MAPKK MAPkinasekinase 和MAPKKK MAPkinasekinasekinase MAPKK和MAPK本身也是通过磷酸化修饰而被激活 细胞受到生长因子或其他因素刺激时 其上游信号转导分子被依次活化 进而将MAPKKK激活 MAPKKK通过磷酸化修饰而激活MAPKK 后者再修饰激活MAPK 从而形成逐级磷酸化的级联激活反应 MAPK的级联激活 MAPKKK MAPKK MAPK Thr Tyr Thr Tyr P P phosphatase off on MAPK 三 蛋白酪氨酸激酶转导细胞增殖与分化信号 蛋白质酪氨酸激酶 ProteinTyrosinekinase PTK 催化蛋白质分子中的酪氨酸残基磷酸化 酪氨酸磷酸化修饰的蛋白质大部分对细胞增殖具有正向调节作用 1 部分膜受体具有PTK功能 这些受体被称为受体型PTK 它们在结构上均为单次跨膜蛋白质 其胞外部分为配体结合区 中间有跨膜区 细胞内部分含有PTK的催化结构域 受体型PTK与配体结合后形成二聚体 同时激活其酶活性 使受体胞内部分的酪氨酸残基磷酸化 自身磷酸化 磷酸化的受体募集含有SH2结构域的信号分子 从而将信号传递至下游分子 生长因子类受体属于PTK 部分受体型PTK结构示意图 2 细胞内有多种非受体型的PTK 这些PTK本身并不是受体 有些PTK是直接与受体结合 由受体激活而向下游传递信号 有些则是存在于胞质或胞核中 由其上游信号转导分子激活 再向下游传递信号 三 信号转导蛋白可通过蛋白质相互作用传递信号 信号转导通路中有许多信号转导分子是没有酶活性的蛋白质 它们通过分子间的相互作用被激活 或激活下游分子 这些信号转导分子主要包括G蛋白 衔接蛋白和支架蛋白 一 G蛋白的GTP GDP结合状态决定信号的传递 鸟苷酸结合蛋白 Gprotein 简称G蛋白 亦称GTP结合蛋白 分别结合GTP和GDP时 G蛋白处于不同的构象结合GTP时处于活化形式 能够与下游分子结合 并通过别构效应而激活下游分子 G蛋白自身均具有GTP酶活性 可将结合的GTP水解为GDP 回到非活化状态 停止激活下游分子 G蛋白主要有两大类 三聚体G蛋白 与7次跨膜受体结合 以 亚基 G 和 亚基 G 三聚体的形式存在于细胞质膜内侧 低分子量G蛋白 21kD 三聚体G蛋白介导G蛋白偶联受体传递的信号 亚基 G 亚基 G 具有多个功能位点 亚基具有GTP酶活性 与受体结合并受其活化调节的部位 亚基结合部位GDP GTP结合部位与下游效应分子相互作用部位 主要作用是与 亚基形成复合体并定位于质膜内侧 在哺乳细胞 亚基也可直接调节某些效应蛋白 2 低分子量G蛋白是信号转导通路中的转导分子 低分子量G蛋白 21kD 它们在多种细胞信号转导通路中的转导分子 Ras是第一个被发现的小G蛋白 因此这类蛋白质被称为Ras超家族 目前已知的Ras家族成员已超过50种 在细胞内分别参与不同的信号转导通路 二 衔接蛋白和支架蛋白 信号转导通路中的一些环节是由多种分子聚集形成的信号转导复合物来完成信号传递的 信号转导复合物形成的基础是蛋白质相互作用 蛋白质相互作用的结构基础则是各种蛋白质分子中的蛋白质相互作用结构域 1 蛋白质相互作用结构域介导信号通路中蛋白质的相互作用 衔接蛋白是信号转导通路中不同信号转导分子的接头 通过连接上游信号转导分子与下游信号转导分子而形成转导复合物 大部分衔接蛋白含有2个或2个以上的蛋白相互作用结构域 2 衔接蛋白连接信号转导分子 3 支架蛋白保证特异和高效的信号转导 支架蛋白一般是分子量较大的蛋白质 可同时结合同一信号转导通路中的多个转导分子 信号转导分子组织在支架蛋白上的意义 保证相关信号转导分子容于一个隔离而稳定的信号转导通路内 避免与其他不需要的信号转导通路发生交叉反应 以维持信号转导通路的特异性 增加调控复杂性和多样性 第三节 细胞受体介导的细胞内信号转导SignalPathwaysMediatedbyDifferentReceptors 离子通道受体G 蛋白偶联受体单跨膜受体 细胞内受体 细胞膜受体 受体 一 细胞内受体多通过分子迁移传递信号 位于细胞内的受体多为转录因子 与相应配体结合后 能与DNA的顺式作用元件结合 在转录水平调节基因表达 能与该型受体结合的信号分子有类固醇激素 甲状腺素 维甲酸和维生素D等 核受体结构及作用机制示意图 激素反应元件举例 三类膜受体的结构和功能特点 G 蛋白偶联的受体系统 不同受体的结构及介导的细胞信号转导 细胞膜 具有酶活性的受体 催化活性 酪氨酸蛋白激酶型受体丝 苏氨酸蛋白激酶型受体 受亚单位调节的效应蛋白 激活AC 开放Ca2 通道抑制AC 开放K 通道关闭Ca2 通道激活PLC促进Na H 交换蛋白的作用 膜受体 二 离子通道受体将化学信号转变为电信号 离子通道型受体是一类自身为离子通道的受体 它们的开放或关闭直接受化学配体的控制 被称为配体 门控受体通道 配体主要为神经递质 乙酰胆碱受体的结构与其功能 三 G蛋白偶联受体通过G蛋白和小分子信使介导信号转导 G蛋白偶联受体 GPCR 得名于这类受体的细胞内部分总是与三聚体G蛋白结合 受体信号转导的第一步反应都是活化G蛋白 G蛋白偶联受体 GPCR 在结构上为单体蛋白 氨基端位于细胞膜外表面 羧基端在胞膜内侧 其肽链反复跨膜七次 因此又称为七次跨膜受体 GPCR是七跨膜受体 serpentinereceptor 一 G蛋白偶联受体介导的信号转导通路具有相同的基本模式 信号转导途径的基本模式 配体 受体 G蛋白 效应分子 第二信使 靶分子 生物学效应 G蛋白循环 二 不同G蛋白偶联受体可通过不同通路传递信号 1 cAMP PKA通路 该通路以靶细胞内cAMP浓度改变和PKA激活为主要特征 PKA活化后 可使多种蛋白质底物的丝 苏氨酸残基发生磷酸化 改变其活性状态 底物分子包括一些糖代谢和脂代谢相关的酶类 离子通道和某些转录因子 1 cAMP PKA通路 1 调节代谢 2 调节基因表达 3 调节细胞极性 PKA亦可通过磷酸化作用激活离子通道 调节细胞膜电位 2 IP3 DAG PKC通路 促甲状腺素释放激素 去甲肾上腺素 抗利尿素与受体结合后所激活的G蛋白可激活PLC Ca2 与细胞质内的PKC结合并聚集至质膜 质膜上的DAG 磷脂酰丝氨酸与Ca2 共同作用于PKC的调节结构域 使PKC变构而暴露出活性中心 激素 PKC对基因的早期活化和晚期活化 3 Ca2 钙调蛋白依赖的蛋白激酶通路 G蛋白偶联受体至少可通过三种方式引起细胞内Ca2 浓度升高 某些G蛋白可以直接激活细胞质膜上的钙通道 通过PKA激活细胞质膜的钙通道 促进Ca2 流入细胞质 通过IP3促使细胞质钙库释放Ca2 激素 四 酶偶联受体主要通过蛋白质修饰或相互作用传递信号 酶偶联受体指那些自身具有酶活性 或者自身没有酶活性 但与酶分子结合存在的一类受体 酶偶联受体主要是生长因子和细胞因子的受体 此类受体介导的信号转导主要是调节蛋白质的功能和表达水平 调节细胞增殖和分化 胞外信号分子与受体结合 导致第一个蛋白激酶被激活 通过蛋白质 蛋白质相互作用或蛋白激酶的磷酸化修饰作用激活下游信号转导分子 从而传递信号 最终仍是激活一些特定的蛋白激酶 蛋白激酶通过磷酸化修饰激活代谢途径中的关键酶 转录调控因子等 影响代谢通路 基因表达 细胞运动 细胞增殖等 一 蛋白激酶偶联受体介导的信号转导通路也具有相同的基本模式 MAPK通路JAK STAT通路Smad通路PI3K通路NF B通路 二 几种常见的蛋白激酶偶联受体介导的信号转导通路 1 MAPK通路 以丝裂原激活的蛋白激酶 MAPK 为代表的信号转导通路称为MAPK通路 其主要特点是具有MAPK级联反应 MAPK至少有12种 分属于ERK家族 p38MAPK家族 JNK家族 Ras MAPK通路 表皮生长因子受体 epidermalgrowthfactorreceptor EGFR 是一个典型的受体型PTK Ras MAPK通路是EGFR的主要信号通路之一 表皮生长因子受体作用机制 EGFR介导的信号转导过程 2 JAK STAT通路 许多细胞因子受体自身没有激酶结构域 与细胞因子结合后 受体通过蛋白酪氨酸激酶JAK的作用使受体自身和胞内底物磷酸化 JAK的底物是STAT 二者所构成的JAK STAT通路是细胞因子信息内传最重要的信号转导通路 JAK STAT信号转导通路 3 Smad通路 转化生长因子 TGF 受体可激活多条信号通路 其中以Smad为信号转导分子的通路称为Smad通路 与STAT分子一样 Smad分子既是信号转导分子 又是转录因子 TGF 受体主要有 型和 型 激活后都具有丝 苏氨酸蛋白激酶活性 TGF 受体介导的信号转导通路 4 PI3K通路 磷脂酰肌醇 3 激酶 PI3K或PI 3K 是一种重要的信号转导分子 配体与受体结合后 PI3K通过其p85亚单位与活化的受体结合 使其p110亚单位被受体磷酸化而活化 PI3K可催化PIP3的产生 PIP3产生后 通过结合蛋白激酶B PKB 将其锚定于质膜而活化 PKB是原癌基因c akt的产物 故又称为Akt PKB可磷酸化多种蛋白 介导代谢调节 细胞存活等效应 细胞信号转导工作模式 5 NF B通路 NF B是一种几乎存在于所有细胞的转录因子 广泛参与机体防御反应 组织损伤和应激 细胞分化和凋亡以及肿瘤生长抑制等过程 肿瘤坏死因子受体 TNF R 白介素1受体等重要的促炎细胞因子受体家族所介导的主要信号转导通路之一是NF B nuclearfactor B NF B 通路 NF B信号转导通路 信号转导的基本规律和复杂性Thebasicruleandcomplexityofsignaltransductionand 第四节 一 各种信号转导机制具有共同的基本规律 一 信号的传递和终止涉及许多双向反应 二 细胞信号在转导过程中被逐级放大 三 细胞信号转导通路既有通用性又有专一性 二 细胞信号转导复杂且具有多样性 一 一种细胞外信号分子可通过不同信号转导通路影响不同的细胞 二 受体与信号转导通路有多样性组合 三 一种信号转导分子不一定只参与一条通路的信号转导 四 一条信号转导通路中的功能分子可影响和调节其他通路 五 不同信号转导通路可参与调控相同的生物学效应 六 细胞内的特殊事件也可以启动信号转导或调节信号转导 细胞信号转导异常与疾病TheAbnormalofCellularSignalTransductionandDisease 第五节 对发病机制的深入认识为新的诊断和治疗技术提供靶位 信号转导机制研究在医学发展中的意义 一 信号转导异常及其与疾病的关系具有多样性 细胞信号转导异常主要表现在两个方面 一是信号不能正常传递二是信号通路异常地处于持续激活或高度激活的状态 从而导致细胞功能的异常 引起细胞信号转导异常的原因是多种多样的 基因突变 细菌毒素 自身抗体和应激等均可导致细胞信号转导的异常 细胞信号转导异常在疾病中的作用亦表现为多样性 既可以作为疾病的直接原因 引起特定疾病的发生 亦可参与疾病的某个环节 导致特异性症状或体征的产生 二 信号转导异常可发生在两个层次 细胞信号转导异常的原因和机制虽然很复杂 但基本上可从两个层次来认识 即受体功能异常和细胞内信号转导分子的功能异常 一 受体异常激活和失能 受体异常激活基因突变可导致异常受体的产生 不依赖外源信号的存在而激活细胞内的信号通路 EGFR基因突变导致EGFR处于持续激活状态 TSH TSH受体 TSHsignaltransduction自身免疫性甲状腺病 抗体 抗体 自身免疫性甲状腺病特点 刺激型抗体模拟信号分子 配体的作用激活特定的信号转导通路使甲状腺靶细胞功能亢进 受体异常失能受体分子数量 结构或调节功能发生异常变化时 可导致受体异常失能 不能正常传递信号 1 遗传性胰岛素抵抗性糖尿病特点 有家族史多种胰岛素受体基因突变受体合成减少靶细胞受体与配体亲和力降低对胰岛素反应丧失受体PTK活性降低 2 自身免疫性胰岛素受体异常特点 女性多见血存在抗胰岛素受体抗体阻断胰岛素与受体结合效应3 继发性胰岛素抵抗特点 肥胖 餐后血糖 血胰岛素 IR下调 靶细胞对胰岛素敏感性 慢性淋巴细胞性甲状腺炎 桥本病特点 阻断型抗体该抗体与受体结合后阻断受体与配体的结合从而阻断受体介导信号转导通路的效应导致甲状腺靶细胞功能低下 发病机制 肌纤维收缩 重症肌无力 ADH V2受体 激活Gs AC活性 cAMP PKA激活 水通道蛋白移向胞膜 水重吸收 AQP2 ADH的信号转导 肾远曲小管和集合管上皮细胞 雄激素抵抗征 雄激素不敏感征AIS 发病机制 雄激素受体基因突变AR减少 AIS类型 男性假两性畸形特发性无精症和少精症 性激素结合球蛋白 LDL的代谢 家族性高胆固醇血症患者 1 受体合成障碍 占50 以上 2 受体转运障碍 3 受体与配体结合障碍 4 受体内吞缺陷 5 受体再循环障碍 二 信号转导分子的异常激活和失活 细胞内信号转导分子异常激活细胞内信号转导分子的结构发生改变 可导致其激活并维持在活性状态 细胞内信号转导分子异常失活细胞内信号转导分子表达降低或结构改变 可导致其失活 巨人症与肢端肥大症 Gs 的基因点突变的特征是 精氨酸201为半胱或组氨酸所取代 或谷氨酰胺227为精氨酸或亮氨酸所取代 这些突变抑制了GTP酶活性 使Gs 处于持续激活状态 AC cAMP GH Gs GTP 处于不可逆激活状态 肠液持续大量分泌 霍乱毒素的作用机制 小肠上皮细胞膜表面蛋白质磷酸化 细胞膜通透性改变 Na通道和氯离子通道持续开放 三 信号转导异常可导致疾病的发生 异常的信号转导可使细胞获得异常功能或者失去正常功能 从而导致疾病的发生 或影响疾病的过程 许多疾病的发生和发展都与信号转导异常有关 一 信号转导异常导致细胞获得异常功能或表型 细胞获得异常的增殖能力肿瘤细胞的分泌功能异常肢端肥大症 巨人症细胞膜通透性改变霍乱毒素 二 信号转导异常导致细胞正常功能缺失 失去正常的分泌功能甲状腺功能减退失去正常的反应性心肌收缩功能不足失去正常的生理调节能力胰岛素受体异常 GPCR 胞膜 Ca2 离子通道 Ca2 IP3 DAG Gq PI PLC PKC Biologicresponses 去甲Ang G R R 基因表达增加 心肌和血管平滑肌增生 细胞内Ca2 库 1 激活PLC PKC通路 MAPKK MAPK P38 JNK SAPK MAPKKK NF B磷酸化 激活MAPK家族通路 生长因子 Ang 调节基因表达 心肌细胞增殖 心肌肥大 四 细胞信号转导分子是重要的药物作用靶位 在研究各种病理过程中发现的信号转导分子结构与功能的改变为新药的筛选和开发提供了靶位 由此产生了信号转导药物这一概念 信号转导分子的激动剂和抑制剂是信号转导药物研究的出发点 尤其是各种蛋白激酶的抑制剂更是被广泛用作母体药物进行抗肿瘤新药的研发 一种信号转导干扰药物是否可以用于疾病的治疗而又具有较少的副作用 主要取决于两点 一是它所干扰的信号转导途径在体内是否广泛存在 如果该途径广泛存在于各种细胞内 其副作用则很难得以控制 二是药物自身的选择性 对信号转导分子的选择性越高 副作用就越小