蛋白质磷酸化和信号转导一、蛋白质磷酸化过程和功能1、蛋白质磷酸化p r o t e i n p h o s p h o r y l a t i o n（1）过程：P r o t e i n k i n a s e(蛋白激酶)P r o t e i n p h o s p h o r y l a t e d p r o t e i nA T P A D PP h o s p h a t a s e（磷酸酶）P i（2）主要磷酸化位点（对有-O H的氨基酸进行磷酸化）丝氨酸（S e r）/苏氨酸（T h r）:磷酸化之后电荷发生变化使蛋白质活性改变酪氨酸（T y r）:磷酸化之后通常招募其他蛋白因子，使下游蛋白质活性改变（3）蛋白质磷酸化的功能生物热力学；蛋白质降解；酶活性的调控（激活o r抑制）；蛋白质相互作用2、重要的蛋白激酶（1）C D K s：c y c l i n-d e p e n d e n t k i n a s e周期蛋白依赖性蛋白激酶，属于一组调控细胞周期的S e r/T h r蛋白激酶，和周期蛋白c y c l i n协同作用发挥激酶活性，作用于细胞周期的不同阶段（2）R T K s：R e c e p t o r T y r o s i n K i n a s e受体酪氨酸激酶，是具有酪氨酸激酶活性的受体，如E G F R（表皮生长因子受体）（3）C y t o p l a s m i c P r o t e i n-T y r o s i n e K i n a s e s：非受体酪氨酸激酶，存在于细胞质中，大部分结构中存在S H2、S H3结构域，是磷酸化的结合位点。

如S r c、J A K、F A K等二、信号转导1、信号转导的种类E n d o c r i n e（内分泌）：激素P a r a c r i n e（旁分泌）：神经递质A u t o c r i n e（自分泌）：生长因子2、信号转导的步骤（1）信号分子的合成（2）信号分子释放（3）信号分子传导（4）信号分子与受体结合（5）激活细胞内信号通路（6）细胞内信号传导3、信号转导通路的几个重要的酶蛋白激酶；蛋白磷酸酶；G蛋白偶联受体；离子通道；细胞核受体；转录因子4、信号转导通路的种类及途径（1）细胞内受体介导的信号通路：信号分子一般为激素如孕酮（p r o g e s t e r o n e）、甲状腺素（t h y r o x i n）、维甲酸（r e t i n o i c a c i d）过程：血液中的激素分子从血管中游离出来进入细胞，与细胞质中的受体形成复合物，复合物进入细胞核内对基因的转录表达进行调控。

（2）细胞表面受体介导的信号通路如G蛋白偶联受体、离子通道、R T K s、与酪氨酸激酶相连的受体、有酶活性的受体等主要介绍：a、与酪氨酸激酶相连的受体的信号通路（非受体酪氨酸激酶通路）：配体与细胞膜上的受体相互作用，使单个的受体相互结合形成二聚体并招募细胞质中的酪氨酸激酶，酪氨酸激酶自身发生磷酸化并使受体上的酪氨酸残基发生磷酸化修饰，继而以这些磷酸化的酪氨酸为"锚点"，使底物蛋白质磷酸化并激活一系列的细胞内信号通路。

b、R T K s（受体酪氨酸激酶）信号转导过程：受体酪氨酸激酶在没有同信号分子结合时是以单体存在的，并且没有活性；一旦有信号分子与受体的细胞外结构域结合，两个单体受体分子在膜上形成二聚体，两个受体的细胞内结构域的尾部相互接触，激活它们的蛋白激酶的功能，结果使尾部的酪氨酸残基磷酸化。

磷酸化导致受体细胞内结构域的尾部装配成一个信号复合物（s i g n a l i n g c o m p l e x）。

刚刚磷酸化的酪氨酸部位立即成为细胞内信号蛋白（s i g n a l i n g p r o t e i n）的结合位点，可能有10～20种不同的细胞内信号蛋白同受体尾部磷酸化部位结合后被激活。

信号复合物通过几种不同的信号转导途径，扩大信息，激活细胞内一系列的生化反应；或者将不同的信息综合起来引起细胞的综合性应答（如细胞增殖）。

a和b的区别：非受体酪氨酸激酶中的受体没有酪氨酸激酶的活性5、典型的信号转导通路（1）G蛋白偶联受体信号分子：光信号、味道信号、激素、神经递质过程：配体与G蛋白偶联受体作用，使G蛋白激活（Gα亚基游离），激活的G蛋白作用于效应酶，效应酶活化产生第二信使，第二信使激活下游激酶，引起一系列信号转导。

（2）酪氨酸激酶信号通路A、R a s/R a f/M E K/M A P K信号通路：R a s-G D P i n a c t i v e；R a s-G T P a c t i v eB、P I3K/A K T/B c l2信号通路：C、F A K信号通路：注：细胞内信号通路很复杂，互相之间有各种c r o s s t a l k，并不是一个个单一的通路！6、信号转导入核信号转导信号来源基质；配体分子；细胞间直接接触细胞质信号转导及效应骨架蛋白→引起细胞粘附或迁移；细胞核中蛋白→调控D N A合成或基因表达；代谢相关酶→调节细胞代谢；信号转导入核主要调控D N A的合成以及基因表达的上调或下降，下面总结了c A M P信号通路、J A K/S T A T信号通路、N F-κB信号通路及T G F-β信号通路。

①c A M P信号通路：配体→激活与G s偶联的G P C R→活化腺苷酸环化酶（A d e n y l y l c y c l a s e，A C）→c A M P→激活P K A（P r o t e i n k i n a s e A，P K A），释放P K A催化亚基→P K A 催化亚基入核，磷酸化C R E B （c A M P -r e s p o n s e e l e m e n t b i n d i n g p r o t e i n ，C R E B ）→p -C R E B 结合C R E （c A M P -r e s p o n s e e l e m e n ，C R E ），调节相关基因转录*P K A ：蛋白质激酶A ，由两个催化亚基和两个调节亚基组成，在没有c A M P 时，以钝化复合体形式存在。

c A M P 与调节亚基结合，改变调节亚基构象，使调节亚基和催化亚基解离，释放出催化亚基。

活化的蛋白激酶A 催化亚基可使细胞内某些蛋白的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化。

*C R E B ：环磷腺苷效应元件结合蛋白，是一种转录因子，133位丝氨酸残基磷酸化后结合C R E ，促进或抑制相关基因表达。

②J A K /S T A T 信号通路J A K -S T A T 信号通路是由细胞因子刺激的信号转导通路，参与细胞的增殖、分化、凋亡以及免疫调节等许多重要的生物学过程。

这条信号通路主要由三个成分组成，即酪氨酸激酶相关受体、酪氨酸激酶J A K 和转录因子S T A T 。

配体激活受体→受体二聚化激活J A K →J A K 磷酸化S T A T →p S T A T 形成二聚体→p S T A T 二聚体进入核内，调节基因表达。

J A K /S T A T 信号通路配体（50个）干扰素（I n t e r f e r o n ，I F N ）、白介素（I n t e r l e u k i n ，I L ）、生长因子（G r o w t h f a c t o r ，G F ）、细胞外基质（E x c e t r a l C e l l u l a rM a t r i x ，E C M ）受体（5个）酪氨酸激酶相关受体（T y r o s i n e k i n a s e a s s o c i a t e dr e c e p t o r，T K R）J A K激酶（4个）J A K1,J A K2,T Y K2,J A K3S T A T家族蛋白（7个）信号转导和转录激活因子（S i g n a l T r a n s d u c e r s a n dA c t i v a t o r s o f T r a n s c r i p t i o n，S T A T）1，2，3，4，5A，5B，6③N F-κB信号通路N F-κB具有明显的抑制细胞凋亡的功能，与肿瘤的发生、生长和转移等多个过程密切相关。

在人类肿瘤尤其是淋巴系统的恶性肿瘤中，常可发现N F-k B家族基因的突变。

在静息的细胞中，N F-κB和IκB形成复合体，以无活性形式存在于胞浆中。

当细胞受细胞外信号刺激后，IκB激酶复合体（IκB k i n a s e,I K K）活化将IκB磷酸化，使N F-κB暴露核定位位点。

游离的N F-κB迅速移位到细胞核，与特异性κB序列结合，诱导相关基因转录。

④T G F-β信号通路T G F-β信号通路调节细胞的生长、增殖、分化、迁移和凋亡等过程，在组织与器官的发生和形成（胚胎发育、骨骼等器官形成）、机体的免疫反应等生物过程发挥重要的功能。

T G F-β信号通路的激活：T G F-β配体与受体结合→受体TβR s磷酸化→活化S m a d s蛋白→信号从细胞膜、胞浆传递到细胞核内→活化S m a d s蛋白进入细胞核，与其他核内因子协同激活或抑制靶基因转录7、信号转导通路的研究方法①胰岛素受体的发现：1、I-125标记胰岛素；2、C r o s s-l i n k i n g胰岛素和其受体I R；3、跟踪纯化I-125标记的蛋白；4、制备I R受体的抗体；5、用抗体纯化I R；6、酶水解蛋白为多肽；7、多肽序列测定；8、合成对应的D N A探针；9、制备c D N A文库；10、用D N A探针发现I R c D N A；11、测序鉴定。

12、表达后检测结合和功能。

②S T A T信号通路筛选模型采用报告基因筛选影响S T A T磷酸化的化合物。

L u c i f e r a s e报告基因系统是检测萤火虫荧光素酶（F i r e f l y L u c i f e r a s e）活性的一种报告体系。

荧光素酶可以催化荧光底物L u c i f e r i n氧化，同时发出生物荧光，通过检测荧光强度推断荧光素酶表达量。

重组载体上装有p S T A T响应元件，结合p S T A T 后启动L u c i f e r a s e基因的表达，加入待测化合物后裂解细胞，再加入荧光底物，比较实验组与对照组测得的荧光强度，判断化合物的活性。

8.信号转导与疾病疾病源于细胞的变化，细胞受信号转导调控。

①肿瘤与信号转导②糖尿病与信号转导胰岛素的信号转导：胰岛素→胰岛素受体（属于受体酪氨酸激酶）→胰岛素受体底物磷酸化→磷酸化磷脂酰肌醇3激酶（P I3K）→磷酸化蛋白激酶B（A k t）→①磷酸化糖原合成酶激酶3（G S K3β），抑制其活性，解除G S K3β对糖原合成激酶的抑制作用；②其他作用（*如激活雷帕霉素靶体蛋白即m T O R）*胰岛素还有R a s M A P K信号转导途径。