細(xì)胞通訊與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制南華大學(xué)心血管疾病研究所動(dòng)脈硬化學(xué)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉錄山博士/教授EMAIL:liuls2000@163.com

TEL:139754914738281297(O)1物質(zhì)流能量流信息流引言2是怎么判斷是美女而不是野獸的？是怎么決定趕快跑而不是發(fā)呆的？(Cont.)3第一節(jié)細(xì)胞通訊細(xì)胞通訊(cellularcommunication)：

多細(xì)胞生物細(xì)胞與細(xì)胞之間的識(shí)別、聯(lián)絡(luò)及相互作用過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是通過(guò)各種信息物質(zhì)的作用而實(shí)現(xiàn)的。4一、細(xì)胞間隙連接通訊

是相鄰細(xì)胞之間依賴連接蛋白構(gòu)成的細(xì)胞間通道，通過(guò)這些通道使細(xì)胞之間的胞漿連通，傳遞小分子量的水溶性信息分子，進(jìn)而傳遞信息。

(Cont.)5(Cont.)6二、膜表面分子接觸通訊

通過(guò)細(xì)胞膜表面的特定分子(如糖蛋白、糖脂)與其他細(xì)胞的表面分子特異性地相互識(shí)別和相互作用，使細(xì)胞的增殖、分化等功能發(fā)生改變，以達(dá)到功能上的相互協(xié)調(diào)。(Cont.)7三、化學(xué)信號(hào)通訊

通過(guò)化學(xué)信號(hào)分子作用于周圍或距離較遠(yuǎn)的其他種類細(xì)胞（靶細(xì)胞），調(diào)節(jié)其功能.

(Cont.)8化學(xué)信號(hào)分子(第一信使，F(xiàn)irstmessenger)

在細(xì)胞與細(xì)胞之間進(jìn)行信息傳遞作用的信息物質(zhì)叫細(xì)胞間信息分子。信息分子種類來(lái)源作用途徑代表性物質(zhì)作用效應(yīng)激素hormone內(nèi)分泌腺內(nèi)分泌細(xì)胞血液循環(huán)(內(nèi)分泌)肽類:胰島素固醇類:性激素作用時(shí)間長(zhǎng)效應(yīng)持久神經(jīng)遞質(zhì)neu-rotransmitter神經(jīng)細(xì)胞乙酰膽堿腦啡肽作用時(shí)間短效應(yīng)短暫局部化學(xué)介質(zhì)Localchemicaltransmitter多種細(xì)胞局部擴(kuò)散(旁分泌)一氧化氮前列腺素作用時(shí)間短細(xì)胞因子cytokine多種細(xì)胞自分泌、旁分泌、內(nèi)分泌干擾素腫瘤壞死因子作用時(shí)間短效應(yīng)短暫9第二節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction)：

將細(xì)胞外信息轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)信息并引起細(xì)胞內(nèi)某些代謝途徑改變，對(duì)環(huán)境變化作出應(yīng)答的過(guò)程。受體-配體信號(hào)分子信號(hào)在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)換和傳遞機(jī)制10一、外源信號(hào)必須經(jīng)由受體介導(dǎo)才能傳入細(xì)胞內(nèi)

受體（receptor）:存在于細(xì)胞膜或細(xì)胞內(nèi)能特異性識(shí)別和結(jié)合生物活性分子進(jìn)而引起細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)的特殊蛋白質(zhì)。配體（ligand）：能與受體特異性結(jié)合的生物活性分子，如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、抗原、藥物、毒素等。(Cont.)11受體的作用特性高度特異性高度的親和力可逆性可飽和性(Cont.)12二、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子負(fù)責(zé)信號(hào)在細(xì)胞內(nèi)的傳遞與轉(zhuǎn)換在細(xì)胞內(nèi)傳遞細(xì)胞調(diào)控信號(hào)的化學(xué)物質(zhì)稱為細(xì)胞內(nèi)信息分子。

第二信使：小分子活性物質(zhì)

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子：蛋白質(zhì)分子(Cont.)13核苷酸衍生物:cAMP

、cGMP；脂類衍生物:甘油二酯（DAG）糖類衍生物:三磷酸肌醇（IP3）無(wú)機(jī)離子：Ca2+

氣體分子：NO、CO、H2S第二信使

(Secondmessenger)(Cont.)14蛋白激酶與蛋白磷酸酶是蛋白質(zhì)活性的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)蛋白激酶：PKA、PKB、PKC、MAPK……，使得酪氨酸、絲氨酸、蘇氨酸磷酸化蛋白磷酸酶：去磷酸化(Cont.)154subtypesbindsGTPactivationof2ndmess.lessvariabilityalsoactivates2ndmess.G蛋白(GTP結(jié)合蛋白)的GTP/GDP開(kāi)關(guān)作用

G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合的異源三聚體G蛋白小分子單體G蛋白(Cont.)

16(Cont.)17小分子單體G蛋白(Ras家族)(Cont.)18AlfredG.Gilman

MartinRodbell

“fortheirdiscoveryofG-proteinsandtheroleoftheseproteinsinsignaltransductionincells"TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicinein1994(Cont.)19三、信號(hào)在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)換和傳遞機(jī)制第二信使的濃度或者細(xì)胞內(nèi)的定位分布發(fā)生改變信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子構(gòu)象變化蛋白分子的細(xì)胞內(nèi)定位改變蛋白分子的細(xì)胞內(nèi)水平調(diào)節(jié)(Cont.)20第三節(jié)脂溶性化學(xué)信號(hào)的受體途徑

信息分子(配體)：糖皮質(zhì)激素、鹽皮質(zhì)激素、雄激素、孕激素、雌激素、甲狀腺素、1，25-(OH)2-D3胞漿受體：糖皮質(zhì)激素核內(nèi)受體：雄激素、孕激素、雌激素、甲狀腺素21(Cont.)22(Cont.)23(Cont.)24第四節(jié)離子通道型受體信號(hào)途徑組成：數(shù)個(gè)亞基構(gòu)成的寡聚體通道蛋白。代表：N-型乙酰膽堿受體、γ-氨基丁酸（GABA）受體谷氨酸受體、5-羥色氨受體、甘氨酸受體等。機(jī)制：配體與受體結(jié)合，受體變構(gòu)，調(diào)控離子通道的開(kāi)放或關(guān)閉，引起細(xì)胞膜電位的改變將化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，從而改變細(xì)胞的代謝和功能。25第五節(jié)蛋白耦聯(lián)型受體信號(hào)途徑與G蛋白藕聯(lián)發(fā)揮作用單體蛋白，高度保守N端—7個(gè)α螺旋—C端3個(gè)外環(huán)結(jié)合信息分子，3個(gè)內(nèi)環(huán)和C端與G蛋白藕聯(lián)

G蛋白耦聯(lián)型受體信號(hào)途徑26(Cont.)123G蛋白藕聯(lián)受體信號(hào)途徑是機(jī)體最廣泛和最復(fù)雜的信號(hào)途徑27

膜受體-cGMP信號(hào)途徑（舉例）：鳥(niǎo)苷酸環(huán)化酶（guanylatecyclase,GC）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑存在于心血管系統(tǒng)和腦內(nèi)?？扇苄虶C存在于胞漿，主要激活物為NO；顆粒型GC存在于細(xì)胞膜，主要激活物為心鈉素和腦鈉素。GC激活后，cGMP生成增加，激活蛋白激酶G(PKG)磷酸化靶蛋白發(fā)揮生物學(xué)作用。(Cont.)28Viagra(Cont.)膜受體-cGMP信號(hào)途徑29酪氨酸蛋白激酶酶耦聯(lián)受體信號(hào)途徑(Cont.)是生長(zhǎng)因子與受體作用調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂增殖的主要信號(hào)途徑。30(Co