膜受体Frzzled(Fz) 膜辅助性受体LRP5/6 糖元合酶激酶3(GSK3) 支架蛋白(Axin) 抑癌蛋白(APC) T细胞因子(TCF)
Wnt→Fz → LRP/DSH → Axin/APC/GSK3/β-catenin →β-catenin →β-catenin/TCF → 激活靶基因转录
级联反应等, 即信号的识别、转移与转换。
主要内容：
细胞信号转导概述 细胞内受体介导的信号传递 G蛋白偶联受体介导的信号转导 酶联受体介导的信号转导 其他细胞表面受体介导的信号通路 细胞信号转导的整合与控制
第一节
细胞信号转导概述
一、细胞通讯 二、信号分子与受体
三、信号转导系统及其特性
分泌化学信号
Hedgehog（Hh）：Hh信号分子是一种由信号细胞分泌的局域性蛋白质 配体，作用范围小。 Hh受体：Ptc、Smo和iHog蛋白，介导细胞对Hh信号应答反应。Ptc和Smo 具有接受和转导Hh信号的功能，iHog可能作为辅助性受体参与Ptc 与Hh信号的结合。
相关的信号分子超家族，无活性的分泌性前体需经蛋白酶水解作用形成以
二硫键连接的同源或异源二聚体，即成熟的活化形式。
TGF-β受体： 与TGF-β结合的细胞表面受体复合物，可将胞外信号将胞内转导， 包括RⅠ、RⅡ和RⅢ受体，本质上是受体Ser/Thr激酶。
TGF-β-Smad信号通路
TGF-β（配体）与TGF-β受体结合 形成复合物后便被激活，受体的激 酶活性能在胞质内直接磷酸化并激 活特殊类型的转录因子Smad，进入 核内调节基因表达。 ① 配体与RⅢ结合 ② RⅢ将配体递交给RⅡ或配体直接 结合RⅡ。RⅡ自磷酸化被激活 ③ 与配体结合的RⅡ募集并磷酸化 RⅠ的Ser/Thr残基，RⅠ受体被 激活 ④ 激活的R1受体磷酸化Smad ⑤ Smad激活靶基因转录
NO分子胞内受体介导信号传递
NO
cGMP GTP 血管内皮细胞 血管平滑肌细胞
NO在胞内是如何产生的？
硝酸甘油为什么能用于治疗心绞痛？ 硝酸甘油能在体内转化为NO，可舒张血管， 从而减轻心脏负荷和心肌的需氧量。
第三节 G蛋白
G蛋白偶联受体介导的信号转导
G蛋白偶联受体
G蛋白偶联受体介导的信号通路
G蛋白：三聚体GTP结合调节蛋白，具GTPase活性，由Gα、Gβ和Gγ三 个亚基组成，Gβ和Gγ亚基以异二聚体形式存在，Gα和Gβγ亚基分 别通过共价结合的脂分子锚定在质膜上。
细胞通讯
接触依赖性通讯
间隙连接（动物）、胞间连丝（植物）
信号分子与受体
（一）信号分子
• 定义：是细胞的信息载体，化学信号如激素、局部介质 和神经递质等；物理信号如声、光、电和温度变化等。 • 根据化学性质可分为： 气体信号分子（NO、CO） 疏水性信号分子（甾类激素和甲状腺素） 亲水性信号分子（神经介质、局部介质、大多数蛋 白类激素）
（IL）、干扰素（IFN）、集落刺激因子（CSF）、促红细胞生成素（Epo）
和某些激素（如生长激素和催乳素）等。 细胞因子受体： 是细胞表面一类与酪氨酸蛋白激酶偶联的受体，受体本身不具酶活性 但它的胞内段具有与胞质酪氨酸激酶的结合位点，受体活性依赖于非受体 酪氨酸蛋白激酶。
JAK-STAT信号通路
蛋白质模式结合域
通常由40～120个氨基
酸残基组成，一侧有较
浅凹陷的结构域，虽不
具酶活性，但能识别蛋
白质上特定基序或特定
修饰位点。
细胞内信号蛋白复合物的装配
A：支架蛋白 B：活化受体 C：肌醇磷脂
信号转导系统的主要特性 （1）特异性： “结合” 和“效应器”特异性、饱和性和可逆性 （2）放大效应
因转录
（三）激活磷脂酶C，IP3和DAG双信使信号通路
DAG → PKC → 靶酶磷酸化 配体→GPCR →G蛋白→PLC → PIP2 → IP3
→
Ca2+
→ 应答蛋白
调节代谢或 基因转录
双信使系统：以磷脂酰肌醇 代谢为基础的信号通路当胞
PI
PIP
外信号与膜受体结合后，同
时产生两个胞内信使，分别
五、细胞表面整联蛋白介导信号转导
细胞表面受体介导的信号通路
（1）GPCR-cAMP和RTK-Ras通路：活化受体导致胞质蛋白激酶活化，然后转位到核内
并磷酸化特异的核内转录因子，进而调控基因转录。
（2）TGF-β-Smad和Jak-STAT信号通路：配体与受体结合激活受体本身或偶联激酶的
活性，导致胞质内特殊转录因子的活化，基因表达调控。 （3）Wnt和Hedgehog信号通路：配体与受体结合引发胞质内多蛋白复合物去装配，释 放转录因子，调控基因表达。 （4）NF-κB和Notch信号通路：抑制物或受体本身的蛋白切割，释放活化的转录因子， 调控基因表达。
第四节
酶联受体介导的信号转导
一、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路 二、PI3K-AKT（PKB）信号通路
三、TGF-β受体及其TGF-β-Smad信号通路 四、细胞因子受体与JAK-STAT信号通路
一、受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路
与酶连接的细胞表面受体（酶联受体）特点：
① 跨膜蛋白 ② 胞外配体与受体结合时即激活受体胞内段的酶活性 ③ 催化性受体
配体结合域
酪氨酸激酶结构域
受体酪氨酸激酶的活化
含有SH2结构域的蛋白能够 识别活化的酪氨酸残基位点
启动下游信号传导
活化的酪氨酸激酶启动Ras蛋白级联活化
蛋白复合物
Ras蛋白：一类小的单体GTP结合蛋白，具有GTPase活性，一类GTPase开关蛋白
活化的Ras蛋白激活的MAPK磷酸化级联反应
（3）网络化与反馈调节机制
（4）整合作用
第二节 细胞内受体介导的信号传递
一、细胞内核受体及其对基因表达的调节 二、NO作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合
膜 受 体 与 细 胞 内 受 体
亲脂性激素分子胞内受体介导信号传递
细胞内受体蛋白：位于细胞 内，依赖于亲脂性激素激活 的胞内基因调控蛋白。 含有3个功能域，为: ①C端是激素结合域 ②中部DNA结合域 ③N端转录激活结构域
（二）受体 一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大受体
受体
细胞表面受体
受体特征：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。
（三）第二信使与分子开关
指第一信使分子与细胞表面受体结合后，导致胞内产生或释放的非蛋白小分子，通过浓度变化调节 级联蛋白活性影响细胞行为。
第九章
细胞信号转导
南昌大学生命科学学院
细胞通讯：(cell communication)：一个细胞发出的信息 通过介质传递到另一个细胞产生相应反应的过程。
信号转导(signal transduction) 与信号传导(cell signalling)
• 信号传导强调信号的产生、分泌与传送,即信号分子从合成 的细胞中释放出来,然后进行传递 • 信号转导强调信号的接收与接收后信号转换的方式(途径) 和结果, 包括配体与受体结合、第二信使的产生及其后的
RTK-Ras-MAPK信号通路：
配体 → RTK → Ras → Raf（MAPKKK）→ Mek（MAPKK）
→ Erk（MAPK）→进入细胞核 →其它激酶或转录因子的
磷酸化修饰→对基因产生多种效应 RTK的功能： 主要是控制细胞的生长、分化而不是调控细胞的中间代谢。
二、PI3K-PKB(Akt)信号通路 PI3K-Akt信号通路始于RTK和细胞因子受体的活化，产生磷酸化的酪氨酸残 基，从而募集PI3K向膜上转位提供锚定位点。
几种常见的胞内第二信使
分子开关
定义：在引发信号转导级联反应中起分子开关作用的一类蛋白
信号转导系统及其特性
信号转导系统：由细胞内多种行使 不同功能的信号蛋白所组成的信号 传递链。
组成： ①激活受体： ②产生第二信使（或活化的信号蛋白） ③信号放大的级联反应 ④细胞应答反应 ⑤细胞应答反应终止或下调
G蛋白偶联受体（G protein coupled receptor，GPCR）： 能够与G蛋 白特异性结合而介导胞外信号向胞内信号转导一类细胞表面受体。
G蛋白偶联受体的结构图
G蛋白偶联受体介导的细胞信号通路（按效应器分）：
激活离子通道的G蛋白偶联受体的信号通路 以cAMP为第二信使的G蛋白偶联受体的信号通路 激活磷脂酶C，以IP3和DAG作为双信使的信号通路
JAK(Janus激酶)：新 近发现的一类与细胞因 子受体相连的胞质酪氨 酸蛋白激酶
STAT(信号转导子和 转录激活子)，是一 类衔接子蛋白。
第五节
其他细胞表面受体介导的信号通路
一、Wnt-β-Catenin信号通路 二、Hedgehog受体介导的信号通路 三、NF-κB信号通路
四、Notch信号通路
TGF-β-Smad 信号通路的生物学功能 （1）影响细胞增殖、分化。 （2）在创伤愈合、细胞外基质的形成、胚胎发育、组织分化 骨重建有重要调控作用。 （3）免疫调节和神经系统的发育也起重要调控作用。
四、细胞因子受体与JAK-STAT信号通路
细胞因子:
是影响和调控多种类型细胞增殖、分化与成熟的活性因子，包括白介素
（一）激活离子通道的G蛋白偶联受体所介导的信号通路
心肌细胞上M乙酰胆碱受体激活G蛋白开启K+通道
Gt蛋白偶联的光敏感受体的活化诱发cGMP门控阳离子通道的关闭
（二）激活或抑制腺苷酸环化酶（cAMP酶）的信号通路
cAMP-PKA信号调控肝和肌细胞糖原代谢
cAMP-PKA信号调控靶基因转录
激素→GPCR → G蛋白→腺苷酸环化 酶→cAMP → cAMP 依赖的PKA →基因 调控蛋白 → 靶基