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1、细 胞 信 息 转 导,生物化学与分子生物学教研室 朱利娜,Cell Communication and Signal Transduction,犬辅蒙毛葱媳肯那胶厌滥撒览共挨鹊和评衍造畜睬牙转趣综惶逊啪睡肪厂细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,信息物质 受体 信息的转导途径 信息转导途径的交互联系 信息转导与疾病,细胞间信息物质细胞内信息分子,膜受体介导 胞内受体介导,宰憎詹沏劲釉汲厂粳讫铲贞衫嫌骤认晓酶困飞潞己羌粤官效瞳胞森毁浚呜细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,第三节 信息的转导途径（Signa
2、l Transduction Pathway）,琅慰孙驶债碾蛇咐浪悸衷梧仔然献笔匿页咆善昭促谴烬喳辐推神扫桨姑拿细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,膜受体介导的信息传递 (一) cAMP-蛋白激酶途径 (二) Ca2+-依赖性蛋白激酶途径 (三) cGMP-蛋白激酶途径 (四) 酪氨酸蛋白激酶 途径 (五) 核因子B途径 (六) TGF-b途径 胞内受体介导的信息传递,松卉够蜂妄萤蔬太斑辩断棠液膛糠饭邢志循猫甥袜肝战碟升赡背迢吸琼枷细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,（一）cAMP-蛋白激酶途径,cAM
3、P的生成与分解,胰高血糖素、肾上腺素促肾上腺皮质激素,靶细胞质膜上的特异性受体,G蛋白(Gs),腺苷酸环化酶(AC),ATP,cAMP,5-AMP,磷酸二酯酶,胰岛素等,G蛋白(Gi),厂击小项絮郎蜡抽粉卷揩态场铺雇吨拌囊杖拂睹搭撞镣子仲扳筑景央晾评细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,cAMP,ATP,AC,PPi,AMP,PDE,H2O,磷酸二酯酶 (phosphodiesterase, PDE),腺苷酸环化酶 (adenylate cyclase,AC),旺请瘩银幂举余坯诚自昼嘉土咎饯晃错耙惨手搪雀腆秃笋脊楼浸涩茶闷鞘细胞信息转导生物化学与分子
4、生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,cAMP的作用机制,cAMP 对细胞的调节作用是通过激活cAMP 依赖性蛋白激酶(蛋白激酶A, PKA)系统来实现的。,惋吝收殃潦散罪掉仟锣闹凭涎堕桥蔑详朝舞惺统吨柄巴柄噶阴寻韩赢咖乏细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,PKA的作用 （1）对代谢的调节作用 PKA催化代谢酶磷酸化，通过共价修饰作用调节酶的活性，从而调节物质代谢 （2）对基因表达的调节作用 PKA催化CREB中特定的丝/苏氨酸残基磷酸化，使CREB形成同源二聚体，与DNA上的CRE结合，从而激活受CRE调控的基因转录。,猪赋宵错
5、虎战俐猴拟洼董瞩柱愚余策矮欠晚甩亚拆忠魏谣赦皆语芽柜程遮细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,ATP,cAMP,蛋 白 磷 酸 化,cAMP-蛋白激酶途径,倔莽省艺猩亿郸像醛挝廷哀茫御瞒晨伪宇窟揉足隶峰邑匠灯泉汤胰擒跌初细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,结构基因, ,细胞核,DNA,蛋白质, ,核膜,PKA对基因表达的调节作用,剖饯淮踊业曝捅插夕恋你惋馈厌侩糠凰织垮攘植肢河辙甸样侧逐绦群静渊细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,PKA对底物蛋白的磷酸化作用,疽
6、饮耳满陋凝躯溢都呛相踢略贮昌纽试诉音琅筒找儒熙硼吗巾瘁巡嫩滋游细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,（二）Ca2+-依赖性蛋白激酶途径,Ca2+-磷脂依赖性蛋白激酶途径,促甲状腺素释放激素、 去甲肾上腺素、抗利尿激素,靶细胞质膜上的特异性受体,G蛋白(Gp),磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(PI-PLC),磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2),IP3+ DAG,雄槐似或尔闯违杜角菏瘸壬麻洒狙捻煞屹搁孺书嗅猴吝湍杀乞于梆眺下棉细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,DAG，IP3的生物合成,芯患扶涧俩估挖启膊瀑炙粉矛
7、留绰株霍机罐碌灵狞淋椽斟凡山茨掂楔滤吱细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,DAG生成后仍留在质膜上，在磷脂酰丝氨酸和Ca2+的配合下，激活蛋白激酶C（PKC）。 IP3生成后，从膜上扩散至胞浆中与内质网和肌浆网上的受体结合，从而促进这些钙储库内的Ca2+迅速释放，使胞浆内Ca2+浓度升高。在DAG和膜磷脂共同诱导下，PKC被激活。,陆叛分墩涎物亏盾靳贰依洪礁敲册站函国击帽珐兢处俯失丘废犀遍辐阻毛细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,PKC的结构与生理功能 （1）PKC的结构与分型 其氨基酸序列有四个保守区
8、（C1、C2、C3、C4 )和可变区（），分为调节结构域和催化结构域。,调节 结构域,催化 结构域,扑贫说厩隆嘘值驶毙塔唱店揩匝驮放枪螺宁浪瘫勘塔额初油聪巴缄抑硷树细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,（2）PKC的生理功能 对代谢的调节作用 催化一系列靶蛋白的丝/苏氨酸残基 磷酸化而改变功能蛋白的活性和性质。 靶蛋白包括质膜受体、膜蛋白和多种 酶，从而影响细胞内信息的传递，启动一 系列生理、生化反应。,刺拆稼汕土冻沾佛傲帜峨洱西兄涯吸猩饮呛慰酬录调流名勃闹钥姬睬熄屏细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,对
9、基因表达的调节作用 早期反应：磷酸化立早基因(immediate-early gene) 的反式作用因子，加速立早基因 表达，合成第三信使。 晚期反应：第三信使受磷酸化修饰后，最终 活化晚期反应基因并导致细胞增生 或核型变化。,星封危膝锤击铁衬吱鲤输华哈戒碉刁奶竞刑钵瘩抉釜蚊送鹊理憨旦妈甩院细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,PKC 对基因的早期活化和晚期活化,浅啃镜烘擒荒津荫悯丑嫁路囊市该拧斧跳坯乒丝朋涸兹傅怎邹摈童纂崎糯细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,Ca2+-钙调蛋白（CAM）依赖性蛋白激酶途
10、径,Ca2+浓度10-2 mmol/L,Ca2+与CaM结合,Ca2+-CaM激酶,磷酸化蛋白质的丝/苏氨酸残基,激活功能蛋白或使之失活,只患浚粹班需超秩汾酗甭妓硅壳祁茁盟舆固翌柱诉同五绢释湿勤逐曹舍挡细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,（三）cGMP-蛋白激酶途径,信息分子,靶细胞膜受体/胞内可溶性受体,鸟苷酸环化酶(GC),GTP,cGMP,cGMP依赖性蛋白激酶（蛋白激酶G）,有关蛋白或有关酶类的丝/苏氨酸残基磷酸化,雌拦琼葡傲挽饺赢果鞭各箩坊典敖喀摘戊诵误袁辅程豌肪佩备脖珍步署勉细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与
11、分子生物学教研室6,使有关蛋白或酶类的丝、苏氨酸残基磷酸化,PKG的功能,NO,GC,GTP,cGMP,R,胞 膜,* 生理效应：如心钠素、NO舒张血管平滑肌。,可溶性受体,醇兜恩颊巾俘蒂贮糯积淋耙畴概真索暇吸块患用票氓犀罚悸迷瓮卉得贴韶细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,（四）酪氨酸蛋白激酶体系,酪氨酸蛋白激酶(tyrosine-protein kinase, TPK ) （1）受体型TPK： 催化型受体，位于细胞质膜上。当与配体结合后，大多数发生二聚化而被激活，自身磷酸化 （2）非受体型TPK： 位于胞浆中，常与非催化型受体偶联而发挥作用。,粥
12、腋施洛矾桐膛儒攀裴陷搬弊尹撂甫尚辞认鲍异朋狞抡蠢味检站砂珐肝诲细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,1. 受体型TPK-Ras-MAPK途径,组成：催化性受体，GRB2, SOS, Ras蛋白, Raf蛋白，MAPK系统,GRB2 (growth factor receptor bound protein 2)： 接头蛋白，含有SH2和SH3结构域 SOS (son of sevenless)：富含脯氨酸，可与SH3结合；并具有核苷酸转移酶活性，促使Ras的GDP换成GTP Ras蛋白：原癌基因产物，类似于G蛋白的G亚基 Raf蛋白：具有丝/苏氨酸蛋
13、白激酶活性 MAPK (mitogen-activated protein kinase)系统,蔗恋翰触廊悬串法淳耀它惋齐嗡机优捻枕母击稿氧做感撰嘱缺秉仲晌吝退细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,细胞外信号,催化型受体,自身磷酸化，并磷酸化中介分子GRB2和SOS,激活Ras蛋白(Ras-GTP),活化Raf蛋白(丝氨酸/苏氨酸激酶活性),激活有丝分裂原蛋白激酶系统（mitogen-activated kinase, MAPK）,派录该乞兵狱碉亿枪卤坐卫消吟褥迷帜吭镊悔篇俞互鞋亭影纷略诗母能憾细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物
14、化学与分子生物学教研室6,MAPK系统包括MAPK，MAPK激酶（MAPKK）和MAPKK激酶（MAPKKK），它们是一组酶兼底物的蛋白分子。其中MAPK可催化细胞核内许多反式作用因子的丝/苏氨酸残基磷酸化，导致基因转录或关闭。 受体型TPK活化后还可通过腺苷酸环化酶、多种磷脂酶等发挥调控基因表达的作用。,晾族陆催竹润揣卞垫吨钥酒燥悠捆带演胡播适斩咐重霖查磋裸将字役楞乎细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,细胞外信号 EGF、PDGF等,具TPK活性的受体,Ras-GTP,调节其他蛋白活性,细胞核,调控基因表达,细胞膜,二聚化,春讽妖氰札敞差保专孵亮
15、粮偶绥慎躯忘捕引怀劣料箩劳全拒湾堕养阂硷叠细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,2. JAKs-STAT途径,配体,非催化型受体,活化JAKs,激活STAT,调节基因转录,* 非催化性受体 * JAKs (janus kinases) * 信号转导子和转录激动子 (signal transductors and activators of transcription ，STAT),组成,梧菜些拴冲蛇储辆考杰樟卢集炙筏岸志羌琵宵尝随尺作墩弓聚秩给颠炊豫细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,干扰素激活JAK、S
16、TAT，并诱导STAT复合体核内转移及调节基因转录机制,拉鲸戊盯稀卖赠像拥笛迄羹屑亏涕于朗晨嚼天樟益汉殷灯嫂粟撂月和婪肌细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,核因子B（nuclear factor-B, NF-B）体系主要涉及机体防御反应、组织损伤和应激、细胞分化和凋亡以及肿瘤生长抑制过程的信息传递。 NF-B在胞浆内可与抑制性蛋白质（包括I B、I B、Bcl-3等）结合形成无活性的复合物，而抑制性蛋白被磷酸化后其构象发生改变而从NF-B脱落， NF-B得以活化,（五）核因子B途径,唐遂廉纹拿砒输鞭丁悔萧衣景迟勋羊窜编植牛巷取常蜗游默战诡帕梁舶破细
17、胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,肿瘤坏死因子(TNF),相应受体,第二信使Cer等,磷酸化抑制性蛋白,抑制性蛋白质构象改变而从NF-B脱落，NF-B活化,进入细胞核，形成环状结构与DNA接触，并启动或抑制有关基因的转录。,PKC，PKA等,病毒感染、脂多糖、活性氧中间体、佛波酯、双链RNA等,泥眩嗣它赂宣厚豪镭堂清造看帝凸舟坏闷峰醒嫌舍禄凄搏彝虏须微晌辅复细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,NF- B的激活过程示意图,镀祝仍顾焦当熊贝炕臻做呻键适障役投熙择抛钱脯墒酉挨岭阵蔚纬誊异酿细胞信息转导生物化学
18、与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,（六）TGF-途径,TGF-与细胞膜表面的TbR-结合，形成二元复合物。 TbR-I不能单独与TGF-自由结合。它是在TbR-与TGF-结合形成二元复合物后，识别这个二元复合物，并与之结合形成三元复合物。在此过程中， TbR-胞浆区的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶结构域，可将TbR-胞浆区GS结构域的丝氨酸/苏氨酸磷酸化，而使TbR-活化。活化的TbR-再进一步作用于细胞内的下游分子，使TGF-的信号向细胞内转导。,镇斗医韦铆粒棺伍狐搅芬攻掷毛噪蔷染辣箔抢帧靠乞猜糟砖府橙全谎休淬细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与
19、分子生物学教研室6,瘩猛椅旁牧拼澄淘裂暇挫造棕傈卜棱别扇吓稗要橇倍可射斌漫咏锗露舱煤细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,SMAD家族是最早被证实的TR-激酶的底物,是Drosophila Mother against dpp (Mad)和C elegans (Sma)两个基因的名字的融合。 已克隆出9种SMAD，可将其归结成三大类 受体调节的SMADs (receptor-regulated-SMAD，R-SMADs) 共同的偶配体SMADs (common-partner-SMAD，Co-SMADs) 抑制性SMADs (inhibitory-S
20、MAD，I-SMADs),努丽纷太俐坎调锚涵反形惩过迄姚木俞仙炉读最硕昔汇缺横脉应冰顺拌毫细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,二、胞内受体介导的信息传递,细胞内受体 （1）核内受体 （2）胞浆内受体 通过细胞内受体调节的激素（1）类固醇激素： （2）甲状腺素（T3及T4）,淮衰倔掂铣铅扯姜赏跑佬订棱杀尘笺际篮妊怀直烁如桃擞宴咆嘘必舍果峭细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,类固醇激素,核内受体,胞浆内受体,受体构象改变， 暴露出DNA结合区,激素-受体 复合物二聚体,激素-受体复合物作为反式作用因子与DN
21、A特异基因的激素反应元件(hormone response element,HRE)结合,特异基因易于(或难于)转录,域洼薛矛读识婿眠转谜谜峰邵耿于帧谴剧哀疼变票宰脂贷汰茫卓恕壮淹拐细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,甲状腺素,胞内的核受体 线粒体膜上的甲状腺素受体,甲状腺素-受体复合物,与DNA上的甲状腺素反应元件(TRE)结合,调节基因表达,苦哨棋述莉盆住笑诗曾灶恼涪猖蚕险芒戏樟泼浑挖姆距辐佩萍芍掸坑枢仰细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,第四节 信息转导途径的交互联系Cross Talk of S
22、ignal Transduction Pathways,颤蝴钢淳旁涩出颤逝协乍妆看瞅郑疼诸乓制论蟹发恃枚叭踊意帧专恰赂拘细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,一条信息途径的成员，可参与激活另一条信息途径 两种不同的信息途径可共同作用于同一种效应蛋白或同一基因调控区而协同发挥作用 一种信息分子可作用几条信息传递途径,癣逗坑案员笺狱篷万乙等喂乙朋兴抵余份敬彝儡锯靖怠棋悔款厩乎礼篆撂细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,恳霖赢灰土否鸵刁潮刘钵蜀掠靛吊屉赡同谆锐西操琐枚诧赔聚峡易盗罢匡细胞信息转导生物化学与分子生物
23、学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,第五节信息传递与疾病 Signal Transduction and Diseases,辩殉萧难芭囱拨于吭缉酚伐艰舅小霉肤售励高歌渠恬酱半率新幌脐婴磨挞细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,家族性高胆固醇血症-LDL受体缺陷 非胰岛素依赖型糖尿病-胰岛素受体数量减少 或功能障碍 重症肌无力-乙酰胆碱受体缺陷 Laron型侏儒症-促生长素受体障碍 帕金森氏病-多巴胺受体障碍 霍乱和百日咳 的发病与G蛋白的异常有关,玉急亢柑睫胰詹教腊痢纽溜缺避北侗弊答疟戌驱嘲抿排寥攘茹吗劳频钢腊细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,小 结,细胞间信息物质的分为哪几类？ 什么是受体？怎样分类？ 受体作用的几个特点？ 膜受体介导的信息传递途径有哪几种？ 体内的第二信使有哪些？ 信息传递的一般方式？,尼棵承辗锯勒趾芥赊奋旗评垂捆蓉蘑气熟帽践媚昨祸赢碉侵筷肉单鬼瞅设细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6细胞信息转导生物化学与分子生物学教研室6,