细胞信号转导概述与整合控制
(一)信号分子 (二)受体 (三)第二信使与分子开关
信号分子(signal molecule):指细胞的信息载体,种类繁 多,包括化学信号(① 各类激素、② 神经递质和③ 局部介 质等)和物理信号(声、光、电和温度等)。
激素(hormone):是内分泌细胞合成的化学信号分子, 它们经血液循环被送到体内各个部位作用于靶细胞。
细胞通讯可概括为3种方式:
(1)细胞通过分泌化学信号进行细胞间通讯; 这是多细胞生物普遍采用的通讯方式。
(2)细胞间接触性依赖的通讯; 即一方具有跨膜配体另一方具有细胞表面受体,包括
细胞-细胞黏着和细胞-细胞外基质黏着; (3)动物细胞间通过间隙连接、植物细胞间通过胞间连丝 ,通过交换小分子实现通讯。
细胞表面受体按其功能分为3大家族:
(1)离子通道偶联受体(ion channel-coupled receptor) :受体-离子通道; (2)G蛋白偶联受体(G-protein-coupled receptor, GPCR ):受体·G蛋白; (3)酶连/联受体(enzyme-linked receptor):受体-酶或 受体·酶。
受体至少有2个功能域: 即结合配体的功能域和产生效应的功能域,分别具有结合
特异性和效应特异性。
受体通过信号转导引发2 种主要的细胞反应:
一是细胞内存量蛋白活性或 功能的改变,进而影响细胞代 谢功能的短期反应(快反应);
二是通过转录因子的修饰激 活或抑制基因表达的长期反应 (慢反应),
最后的综合效应是改变细胞 的行为。
第二信使(second messenger):指第一信使分子(胞外化 学信号)与细胞表面受体结合后,导致在胞内产生(或释放) 的非蛋白类小分子,通过其浓度变化(增加或减少)来应答 胞外信号,调节细胞内酶和非酶蛋白的活性,从而在细胞信 号转导途径中行使携带和放大信号的功能。
包括cAMP、cGMP、Ca2+、 DAG(二酰甘油)、IP3( 1,4,5-三磷酸肌醇)和PIP3(3,4,5-三磷酸磷脂酰肌醇)等。
蛋白激酶 (PK)/ 蛋 白磷酸酶(PP):将 磷酸基团转移到其它 蛋白质上(或相反) 的酶,通常对其它蛋 白质的活性具有调节 作用。
(一)信号转导系统的基本组成及信号蛋白的 相互作用
(二)细胞内信号蛋白复合物的装配 (三)信号转导系统的主要特性
分子开关 ( molecular switch ):指通过活化(开启) 和失活(关闭) 2种状态的转换来控制下游靶蛋白的活性 的调控蛋白。
三种类型:
① G蛋白超家族开关; ② 蛋白激酶/蛋白磷酸酶开关; ③钙调蛋白(calmodulin,CaM)开关。
GEF(guanine nucleotide-exchange factor)即鸟苷酸交换因 子 GAP(GTPaseaccelerating protein)即 GTPase促进蛋白 RGS(regulator of G protein-signaling) 即G 蛋白信号调节子 GDI(guanine nucleotide dissociation inhibitor)即 鸟苷酸解离抑制蛋白
①类固醇: 肾上腺皮质激素、性激素等。 ②氨基酸衍生物: 甲状腺素、肾上腺髓质激素等。 ③肽与蛋白质: 下丘脑激素、胰岛素、降钙素等。 ④脂肪酸衍生物: 如前列腺素。
神经递质(neurotransmitter):突触前端释放的一种化学 物质,与突触后靶细胞结合,并改变靶细胞的膜电位。
局部介质(local mediator):即由各种不同类型的细胞合 成并分泌到细胞外液中的信号分子,它只能作用于周围的 细胞,典型的如生长因子、淋巴因子和前列腺素等。
A:内分泌 B:旁分泌 C:化学突触通讯 D:自分泌 E:细胞间接触依
赖性通讯
通过胞外信号所介导的细胞通讯通常包括如下6个 步骤:
①信号细胞合成并释放信号分子(配体); ②转运信号分子至靶细胞; ③信号分子与靶细胞表面受体特异性结合并导致受体被激 活; ④活化的受体启动靶细胞内一种或多种信号转导途径; ⑤引发细胞代谢、功能或基因表达的改变; ⑥解除信号并导致细胞反应终止。
受体(recsptor):一种能够识别和选择性结合某种配体 (信号分子)的大分子,大多数为糖蛋白,少数是糖脂, 还有的是糖蛋白和糖脂组成的复合物。 细胞内受体( intracellular receptor)细胞内受体位于细胞 质基质或核基质中,其本质是依赖疏水性激素激活的转录 因子。 细胞表面受体(cell-surface receptor): 位于细胞质膜上 ,主要识别和结合亲水性信号分子,包括分泌型信号分子 (如多肽类激素、神经递质和生长因子等)或膜结合型信 号分子(如细胞表面抗原和细胞表面黏着分子等)。
根据化学信号(分子)的化学性质可O);
②疏水性信号分子(可穿过细胞质膜与细胞内受体结合 成激素-受体复合物来调节基因表达,如甾类激素和甲状腺 素);
③亲水性信号分子(只能通过与靶细胞表面受体结合而 启动细胞信号转导,如大多数蛋白类激素、神经递质和局 部介质)。
细胞信号转导概述和整合 控制
第一节 细胞信号转导概述 第二节 细胞内受体介导的信号转导 第三节 G蛋白偶联受体介导的信号转导 第四节 酶联受体介导的信号转导 第五节 其他细胞表面受体介导的信号通路 第六节 细胞信号转导的整合与控制
一、细胞通讯 二、信号分子与受体 三、信号转导系统及其特性
细胞通讯(cell communication):指信号细胞发出的信 息(配体/信号分子)传递到靶细胞并与其受体相互作用 ,通过细胞信号转导引起靶细胞产生特异性生物学效应的 过程。 (细胞)信号转导(signal transduction):指细胞将外 部信号转变为自身应答反应的过程。 细胞信号传递(cell signaling):通过信号分子与受体的 相互作用,将外界信号经细胞质膜传递至细胞内部,通常 传递至细胞核,并引发特异生物学效应的过程。