DepartmentofBiochemistryandMolecularBiology

生物通訊與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制內(nèi)容第一節(jié)細(xì)胞通訊第二節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制

第三節(jié)不同受體介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路第四節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與醫(yī)學(xué)信號(hào)受體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)答（細(xì)胞外信號(hào)）（細(xì)胞內(nèi)的多種分子的濃度、活性、位置變化）信號(hào)通路的重要分子開(kāi)關(guān)

蛋白激酶與蛋白磷酸酶

ProteinKinaseandProteinPhosphatase

GTP結(jié)合蛋白

GTPBindingProtein（MolecularSwitchs）GTP結(jié)合蛋白異源三聚體低分子量G蛋白G蛋白的主要類(lèi)型smallGprotein腎上腺素腺苷酸環(huán)化酶ATPcAMPRRCCCC無(wú)活性PKA活化PKA磷酸化酶b激酶糖原合酶PP糖原分解增加腎上腺素腺苷酸環(huán)化酶ATPcAMPGTPEffectGTP為腺苷酸環(huán)化酶活化所必需GTP結(jié)合蛋白（G蛋白）G蛋白GTP結(jié)合蛋白異源三聚體GproteinactivationGαsPKAcAMPACGαqPLCIP3/DAG/Ca2+PKCGαiPKAcAMPACG蛋白多樣性11GTP結(jié)合蛋白異源三聚體

低分子量G蛋白G蛋白的主要類(lèi)型13GAPGTPaseactivatingproteinGTPase激活蛋白SOSGuanidineexchangefactor鳥(niǎo)苷酸交換因子（GEF）OnGTPoffGDPGAP調(diào)節(jié)Ras蛋白活性的因子RasRasSOSGAP第二節(jié)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制細(xì)胞如何接受外源信號(hào)參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子種類(lèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的分子開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物、轉(zhuǎn)錄因子15蛋白復(fù)合物proteincomplexesorclusters

是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子共同構(gòu)成的基本工作場(chǎng)所是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程特異性和精確性的保證是網(wǎng)絡(luò)性調(diào)控的基礎(chǔ)signalosomes、transducisomes、signalcomplex、signalcassettes、signalingmodules17蛋白相互作用是信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物形成的基礎(chǔ)蛋白相互識(shí)別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域蛋白復(fù)合物的重要結(jié)構(gòu)蛋白銜接蛋白adapterprotein支架蛋白scaffoldprotein18目前已經(jīng)確定的結(jié)合結(jié)構(gòu)域已經(jīng)超過(guò)40個(gè)蛋白相互識(shí)別結(jié)合結(jié)構(gòu)域無(wú)催化活性存在于多種分子介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的相互識(shí)別和結(jié)合Proteininteractiondomain19TheSH2DomainSrc-SH2Srchomologydomain2pYEEI信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子中蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域蛋白激酶BtkPHTHSH3SH2催化區(qū)銜接蛋白Grb2SH3SH2SH3轉(zhuǎn)錄因子statDNA結(jié)合區(qū)SH2TA細(xì)胞骨架蛋白tensin//SH2PTB22PhosphotyrosineSH2PTB

ApoptosisDD

DED

CARD

BH1-4

VessicleTrafficGYF

Snare

VHS

Phospho-Ser/ThrFHA

WW

14-3-3

ChromatinBromo

Chromo

CSD

UndefinedANK

ARM

WD40

LIM

Proline-richSH3

WW

ProteolysisF-box

Hect

RING

MiscellaneousEF-hand

MH2

PhospholipidPH

C1

C2

FYVE

DimerizationPDZ

SAM

蛋白質(zhì)相互作用結(jié)構(gòu)域蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域縮寫(xiě)識(shí)別模體Srchomology2SH2含磷酸化酪氨酸模體Srchomology3SH3富含脯氨酸模體pleckstrinhomologyPH磷脂衍生物ProteintyrosinebindingPTB含磷酸化酪氨酸模體WWWW富含脯氨酸模體蛋白相互作用結(jié)構(gòu)域及其識(shí)別模體

Grb2SH3SH2SH3銜接蛋白（AdaptorProtein）發(fā)揮作用的基礎(chǔ)是結(jié)合結(jié)構(gòu)域，此外幾乎不含有其它的序列不具有催化活性功能是作為不同蛋白質(zhì)相互作用的接頭，募集和組織信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物2023/4/826支架蛋白將位于同一反應(yīng)體系內(nèi)的多種蛋白分子結(jié)合在一起的大分子蛋白NF-kB將信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞核內(nèi)第三節(jié)受體介導(dǎo)的信號(hào)通路胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)膜受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)受體多屬于轉(zhuǎn)錄因子配體多為固醇類(lèi)激素、維甲酸和甲狀腺素等形成激素-受體復(fù)合物，調(diào)節(jié)某些基因的轉(zhuǎn)錄高度可變區(qū)DNA結(jié)合區(qū)鉸鏈區(qū)激素結(jié)合區(qū)激素結(jié)合區(qū)NH2COOH核受體結(jié)構(gòu)高度可變區(qū)：轉(zhuǎn)錄激活DNA結(jié)合區(qū)：具有鋅指結(jié)構(gòu)，與DNA結(jié)合激素結(jié)合區(qū)：與配體結(jié)合，使受體二聚化，轉(zhuǎn)錄激活鉸鏈區(qū)：與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，觸發(fā)受體向核內(nèi)移動(dòng)核受體結(jié)構(gòu)及作用機(jī)制示意圖DNA分子上能與激素下游分子(轉(zhuǎn)錄因子）結(jié)合的特征性的核苷酸序列激素反應(yīng)元件（hormoneresponseelement,HRE）激素舉例受體所識(shí)別的DNA特征序列腎上腺皮質(zhì)激素5’AGAACAXXXTGTTCT3’3’TCTTGTXXXACAAGA5’雌激素5’AGGTCAXXXTGACCT3’3’TCCAGTXXXACTGGA5’甲狀腺素5’AGGTCATGACCT3’3’TCCAGTACTGGA5’第三節(jié)受體介導(dǎo)的信號(hào)通路胞內(nèi)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)膜受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道型受體及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白偶聯(lián)型受體及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)單跨膜受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)膜受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)離子通道型膜受體離子通道型受體是一類(lèi)自身為離子通道的受體，它們的開(kāi)放或關(guān)閉直接受化學(xué)配體的控制，被稱(chēng)為配體-門(mén)控受體通道（ligand-gatedreceptorchannel）。配體主要為神經(jīng)遞質(zhì)。乙酰膽堿受體的結(jié)構(gòu)與其功能離子通道受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用：改變細(xì)胞膜電位，引起細(xì)胞去極化或超極化。離子通道型受體可以是陽(yáng)離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體；也可以是陰離子通道，如甘氨酸和γ-氨基丁酸的受體。離子通道型受體及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白偶聯(lián)型受體及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)單跨膜受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)膜受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白偶聯(lián)型受體G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）得名于這類(lèi)受體的細(xì)胞內(nèi)部分總是與異源三聚體G蛋白結(jié)合，受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的第一步反應(yīng)都是活化G蛋白。GPCR是七跨膜受體（serpentinereceptor）（一）G蛋白的活化啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的基本模式：配體+受體＋G蛋白效應(yīng)分子第二信使靶分子生物學(xué)效應(yīng)G蛋白循環(huán)（二）G蛋白偶聯(lián)受體通過(guò)G蛋白-第二信使-靶分子發(fā)揮作用

活化的G蛋白的α亞基主要作用于生成或水解細(xì)胞內(nèi)第二信使的酶，如AC、PLC等效應(yīng)分子（effector），改變它們的活性，從而改變細(xì)胞內(nèi)第二信使的濃度?？梢约せ預(yù)C的G蛋白的亞基稱(chēng)為s（s代表stimulate）；反之，稱(chēng)為i（i代表inhibit）。G種類(lèi)效應(yīng)分子細(xì)胞內(nèi)信使靶分子asAC活化↑c(diǎn)AMP↑PKA活性↑aiAC活化↓cAMP↓PKA活性↓aqPLC活化↑Ca2+、IP3、DAG↑PKC活化↑atcGMP-PDE活性↑c(diǎn)GMP↓Na+通道關(guān)閉哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的G亞基種類(lèi)及效應(yīng)（三）胰高血糖素受體通過(guò)AC-cAMP-PKA通路轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)

促腎上腺皮質(zhì)激素促黑素(MSH)促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素嗅覺(jué)分子多巴胺甲狀旁腺素腎上腺素前列腺素E1,E2胰高血糖素5-HT（1a）、5-HT（2）組織胺（H2受體）生長(zhǎng)激素抑制素促黃體激素味覺(jué)分子利用AC-cAMP-PKA轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的部分化學(xué)信號(hào)（四）血管緊張素II受體通過(guò)PLC-IP3/DAG-PKC通路介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)血管緊張素II（AngiotensinII）受體亦屬于G蛋白偶聯(lián)受體，但是偶聯(lián)的G蛋白的亞基為q，通過(guò)PLC-IP3/DAG-PKC通路發(fā)揮效應(yīng)。乙酰膽堿[M1]光(果蠅)5-HT（1c）ATP促胃泌激素釋放肽促甲狀腺激素釋放激素(TRH)腎上腺能激動(dòng)劑谷氨酸后葉加壓素-抗利尿激素血管緊張素II促性腺激素釋放激素(GRH)組織胺[H1受體]利用PLC-IP3/DG-PKC轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的部分化學(xué)信號(hào)此外，由于G蛋白亞型的不同，形成多種其他通路和效應(yīng)，如PDE-cGMP-Na+通道信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、PLC-IP3-Ca2+/CaM-PK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等。離子通道型受體及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)G蛋白偶聯(lián)型受體及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)單跨膜受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)膜受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)單次跨膜受體通過(guò)蛋白質(zhì)分子的相互作用激活細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶酶偶聯(lián)受體指那些自身具有酶活性，或者自身沒(méi)有酶活性，但與酶分子結(jié)合存在的一類(lèi)受體。這些受體大多為只有1個(gè)跨膜區(qū)段的糖蛋白，亦稱(chēng)為單跨膜受體。酶偶聯(lián)受體種類(lèi)繁多，但是以具有PTK活性和與PTK偶聯(lián)的受體居多。單次跨膜受體英文名中文名舉例receptorstyrosinekinase(RTKs)受體型蛋白酪氨酸激酶表皮生長(zhǎng)因子受體、胰島素受體等tyrosinekinase-coupledreceptors(TKCRs)蛋白酪氨酸激酶偶聯(lián)受體干擾素受體、白細(xì)胞介素受體、T細(xì)胞抗原受體等receptorstyrosinephosphatase(RTPs)受體型蛋白酪氨酸磷酸酶CD45receptorsserine/threoninekinase(RSTK)受體型蛋白絲/蘇氨酸激酶轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子受體、骨形成蛋白受體等receptorsguanylatecyclase(RGCs)受體型鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶心鈉素受體等具有各種催化活性的受體（一）Ras→MAPK途徑是EGFR的主要信號(hào)通路

表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR）是一個(gè)典型的受體型PTK。

Ras→MAPK途徑是EGFR的主要信號(hào)通路之一。

EGFR介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程（二）JAK-STAT通路轉(zhuǎn)導(dǎo)白細(xì)胞介素受體信號(hào)干擾素、大部分白細(xì)胞介素（interlukin,IL）受體屬于酶偶聯(lián)受體。通過(guò)JAK（JanusKinase）-STAT（signaltransducerandactivatoroftranscription）通路轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)。細(xì)胞內(nèi)有數(shù)種JAK和數(shù)種STAT的亞型存在，分別轉(zhuǎn)導(dǎo)不同的白細(xì)胞介素的信號(hào)。白介素介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路（三）NF-B是重要的炎癥和應(yīng)激反應(yīng)信號(hào)分子NF-B是一種幾乎存在于所有細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子，廣泛參與機(jī)體防御反應(yīng)、組織損傷和應(yīng)激、細(xì)胞分化和凋亡以及腫瘤生長(zhǎng)抑制等過(guò)程。腫瘤壞死因子受體（TNF-R）、白介素1受體等重要的促炎細(xì)胞因子受體家族所介導(dǎo)的主要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一是NF-B（nuclearfactor-B，NF-B）通路。NF-B信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transformgrowthfactorβ,TGFβ）受體。屬于單次跨膜受體，自身具有蛋白絲氨酸激酶催化結(jié)構(gòu)域。受體活化后通過(guò)信號(hào)分子Smad介導(dǎo)的途徑調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄，影響細(xì)胞的分化。細(xì)胞內(nèi)有數(shù)種Smad存在，參與TGFβ家族不同成員（如骨形成蛋白等）的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。（四）TGF受體是蛋白絲氨酸激酶TGF

受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路特性離子通道受體

G-蛋白偶聯(lián)受體單次跨膜受體