細胞信號轉導生物化學與分子生物學教研室劉先俊P348概念：細胞針對外源信息所發(fā)生的細胞內生物化學變化及效應的全過程稱為信號轉導（signaltransduction）。

細胞外信號通過與細胞表面(少數為胞內)的受體相互作用轉變?yōu)榘麅刃盘柌⒃诩毎麅葌鬟f的過程稱為信號轉導。

細胞信號轉導的基本步驟：特定細胞釋放信息物質

胞外信息物質經擴散或血循環(huán)達到靶細胞

與靶細胞的受體特異性結合

胞膜受體對信號進行轉換并啟動細胞內信使系統(tǒng)

胞內靶細胞產生生物學效應一、信號與受體（一)第一信使：細胞外的信號分子神經遞質——突觸分泌信號內分泌激素——內分泌信號局部化學介質——旁分泌信號（細胞因子）氣體信號（NO、CO）----自分泌信號（二）第二信使在細胞內傳遞信號的化學物質。指位于靶細胞內的具有信號轉導功能的小分子化合物，包括無機離子、脂類衍生物、糖類衍生物、環(huán)核苷酸等。當細胞外化學信號與受體結合后，可引起細胞內第二信使?jié)舛群头植嫉淖兓?，第二信使作用于下游信號分子，可起到信息傳遞和放大作用。

種類：無機離子：如Ca2+脂類衍生物：如DAG（二?；视停┨茄苌铮篒P3（三磷酸肌醇）核苷酸：cAMP、cGMP（三）受體

1.受體概念是細胞表面或亞細胞組分中的一種分子（蛋白質），可以識別并特異地與有生物活性的化學信號物質（配體）結合，從而激活或啟動一系列生物化學反應，最后導致該信號物質特定的生物效應。能與受體呈特異性結合的生物活性分子稱為配體。受體兩個功能：1、識別特異的配體；2、把識別和接受的信號準確無誤的放大并傳遞到細胞內部，產生特定的細胞反應。2.受體的特征：1）高度專一性：受體選擇性地與特定配體結合。2）高度親和力：體內第一信使?jié)舛韧ǔ！?0-8mol/L，卻有顯著的生物學效應。3）可飽和性：受體與配體的結合曲線呈矩形雙曲線。4）可逆性：受體與配體以非共價鍵的形式結合。3.受體分類：

膜受體與核受體（轉錄因子型受體）

（一）跨膜受體的類型1.離子通道型受體（環(huán)狀受體）2.G蛋白偶聯(lián)型受體3.催化型受體4.酶偶聯(lián)型受體

1.離子通道偶聯(lián)受體

1）作用：參與電興奮性細胞間的突觸信號快速傳遞，主要受神經遞質等信息物質調節(jié)。

2）特點：受體本身構成離子通道，當神經遞質與該類受體結合后，可使離子通道打開或關閉，使膜的通透性改變。

3）舉例：煙堿型乙酰膽堿受體2.G蛋白偶聯(lián)型受體1）最大的受體家族：目前已知的已超過1000種，新的仍在不斷發(fā)現(xiàn)中。2）受體家族結構相似：

（1）一條多肽鏈組成的跨膜蛋白

（2）膜外配體結合的區(qū)域

跨膜7段不連續(xù)的肽段組成

膜內與G蛋白結合的區(qū)域3）配體主要是蛋白質、多肽類激素、神經遞質等3.催化型受體特點：受體本身是一種具有跨膜結構的酶蛋白，其胞外域與配體結合而被激活，通過胞內側激酶反應將胞外信號傳至胞內。動物細胞生長因子，如血小板生長因子(PDGF),表皮生長因子(EGF),胰島素等的受體，它們本身具有酪氨酸蛋白激酶活性。心鈉素受體具有鳥苷酸環(huán)化酶活性等。

3個結構區(qū)，即細胞外與配體的結合區(qū)，細胞內部具有激酶活性的結構區(qū)和連接此兩個部分的跨膜結構區(qū)4.酶偶聯(lián)型受體受體本身不具有Tyr激酶活性，但它與胞漿中的另一個具有Tyr激酶活性的蛋白質偶聯(lián)。細胞因子受體(干擾素受體,白介素2受體)。5.核受體

受體位于胞漿或胞核，以胞核多見，且本身為轉錄因子。

其配體多為親脂類化合物。如類固醇激素、甲狀腺激素等。（一）G蛋白（GTP-結合蛋白)

G蛋白是指可與鳥嘌呤核苷酸（GTP/GDP）可逆性結合的蛋白質家族，在膜受體與效應器之間的信號轉導中起中介作用。

1結構：αβγ三種亞基構成的異聚體

固定于細胞膜內側

2特性：具GTP酶的活性、可結合GTP或GDP、自身的構象改變可進一步激活效應蛋白，使后者活化。GTPGDP二、G蛋白偶聯(lián)型受體介導的信號轉導3.G蛋白的活化過程3.種類（功能）Gs:(StimulatoryGprotein)(+)腺苷酸環(huán)化酶

ATPcAMPGi:(inhibitoryGprotein)(-)腺苷酸環(huán)化酶cAMPGq:活化磷脂酶C-β磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)二?；视?DAG)+三磷酸肌醇(IP3)(二）胞內信號轉導通路1.cAMP-蛋白激酶A途徑主要特征:1)細胞內cAMP濃度改變

2)激活蛋白激酶A(PKA，A激酶)主要作用:

調節(jié)物質代謝激素:

腎上腺素胰高血糖素促腎上腺皮質激素腺苷酸環(huán)化酶(AC)分布:

幾乎所有組織的細胞膜(除成熟紅細胞)影響活性的主要激素：

激活（為主）：如腎上腺素、胰高血糖素等抑制（少數）：如胰島素、生長激素抑制素等cAMP磷酸二酯酶激活：如胰島素等抑制：某些藥物如茶堿等靶蛋白1.

代謝途徑中的一些酶磷酸化：e.g糖原磷酸化激酶、糖原合成酶

PKA

Pi糖原磷酸化激酶b糖原磷酸化激酶a

(無活性)(有活性)

PKA

Pi

糖原合成酶a糖原合成酶b

(有活性)(無活性)2.轉錄因子磷酸化（激活一些特異基因的轉錄）：活化PKA(胞核)CREBCREB-PiCREB-Pi二聚體

DNA上的CRE結合,激活基因轉錄

CREB:cAMP應答元件結合蛋白,為一種反式作用因子。

CRE:cAMP應答元件,為一種順式作用元件。2.甘油二酯/Ca2+-蛋白激酶C信號通路（雙信使途徑）IP3與DAG的作用IP3的作用：動員細胞內Ca2+釋放水溶性小分子，從膜上擴散至胞漿受體（內質網、肌漿網）結合

Ca2+釋放，細胞漿Ca2+↑

DAG的作用：活化蛋白激酶C

DAG磷脂酰絲氨酸（+）蛋白激酶C（PKC）

Ca2+PKC

一類Ca2+依賴的蛋白激酶，C激酶。作用：使靶蛋白磷酸化代謝、基因表達、細胞分化和增殖等鈣調蛋白（CaM）結構：一條多肽鏈，4個Ca2+結合位點。Ca2++鈣調蛋白Ca2+-鈣調蛋白復合物（變構）Ca2+-鈣調蛋白復合物作用于靶酶或靶蛋白，通過后者發(fā)揮信號轉導作用。

本章主要內容

細胞外信號分子（第一信使）的分類，受體的分