細(xì)胞間信號(hào)通路傳輸機(jī)制演講人：日期:目錄CONTENTS01信號(hào)通路基本類(lèi)型02核心分子組成03信號(hào)傳導(dǎo)關(guān)鍵步驟04通路動(dòng)態(tài)調(diào)控模式05異常與疾病關(guān)聯(lián)06研究技術(shù)方法01信號(hào)通路基本類(lèi)型直接接觸型信號(hào)傳遞細(xì)胞間通過(guò)離子通道進(jìn)行電信號(hào)傳遞，速度快且精確。離子通道介導(dǎo)的信號(hào)傳遞細(xì)胞間通過(guò)膜受體與信號(hào)分子結(jié)合，引發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。膜受體介導(dǎo)的信號(hào)傳遞細(xì)胞間通過(guò)緊密連接、間隙連接等結(jié)構(gòu)進(jìn)行物質(zhì)和信息交流。細(xì)胞連接介導(dǎo)的信號(hào)傳遞分泌型信號(hào)分子傳遞自分泌系統(tǒng)細(xì)胞產(chǎn)生信號(hào)分子后，直接作用于自身，調(diào)節(jié)自身的生理功能。03細(xì)胞通過(guò)分泌物質(zhì)到細(xì)胞外，直接作用于鄰近的靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)其生理功能。02旁分泌系統(tǒng)內(nèi)分泌系統(tǒng)由內(nèi)分泌細(xì)胞或內(nèi)分泌腺產(chǎn)生激素，通過(guò)血液或組織液傳遞至靶細(xì)胞，調(diào)節(jié)靶細(xì)胞的生理功能。01突觸信號(hào)定向傳化學(xué)突觸傳遞突觸前膜釋放神經(jīng)遞質(zhì)，通過(guò)突觸間隙擴(kuò)散到突觸后膜，與后膜上的受體結(jié)合，引起突觸后膜電位變化，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳遞。電突觸傳遞突觸可塑性突觸前膜的電信號(hào)直接通過(guò)突觸間隙傳遞到突觸后膜，速度快且精確，不依賴(lài)于化學(xué)遞質(zhì)。突觸在傳遞信號(hào)的過(guò)程中，其結(jié)構(gòu)和功能會(huì)發(fā)生適應(yīng)性改變，從而調(diào)整信號(hào)傳遞的效率和強(qiáng)度。12302核心分子組成受體蛋白分類(lèi)與功能受體蛋白類(lèi)型細(xì)胞膜受體、胞內(nèi)受體和酶聯(lián)型受體等，不同類(lèi)型受體具有不同的信號(hào)識(shí)別機(jī)制。01受體蛋白功能識(shí)別和結(jié)合信號(hào)分子，將信號(hào)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞可識(shí)別的形式，并啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。02受體蛋白調(diào)節(jié)通過(guò)磷酸化、甲基化等化學(xué)修飾調(diào)控受體蛋白的活性和功能，實(shí)現(xiàn)信號(hào)通路的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。03第二信使系統(tǒng)作用在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的非蛋白質(zhì)類(lèi)小分子化合物，能夠傳遞信息并在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生效應(yīng)。第二信使定義第二信使種類(lèi)第二信使作用機(jī)制包括環(huán)腺苷酸（cAMP）、環(huán)鳥(niǎo)苷酸（cGMP）、三磷酸肌醇（IP3）等，每種第二信使都有特定的產(chǎn)生途徑和作用機(jī)制。通過(guò)激活或抑制下游效應(yīng)蛋白的活性，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)代謝、生長(zhǎng)、分化等生理過(guò)程。效應(yīng)蛋白激活機(jī)制效應(yīng)蛋白類(lèi)型效應(yīng)蛋白作用機(jī)制效應(yīng)蛋白激活方式包括蛋白激酶、磷酸酶、轉(zhuǎn)錄因子等，是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路的關(guān)鍵執(zhí)行分子。通過(guò)第二信使的調(diào)節(jié)，使效應(yīng)蛋白發(fā)生磷酸化、構(gòu)象變化等改變，從而激活其活性。激活后的效應(yīng)蛋白能夠調(diào)控下游靶分子的功能，如調(diào)控基因表達(dá)、酶活性等，最終調(diào)節(jié)細(xì)胞生理功能。03信號(hào)傳導(dǎo)關(guān)鍵步驟配體種類(lèi)細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子、激素等信號(hào)分子作為配體與受體結(jié)合。受體類(lèi)型細(xì)胞膜表面受體和細(xì)胞內(nèi)受體，包括酶聯(lián)型受體、離子通道型受體和G蛋白偶聯(lián)受體等。結(jié)合方式配體與受體特異性結(jié)合，引起受體構(gòu)象變化或激活受體內(nèi)部酶活性。結(jié)合后變化受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用、酶活性變化或離子通道開(kāi)放等。配體-受體結(jié)合過(guò)程通過(guò)酶促反應(yīng)、蛋白質(zhì)相互作用等方式將信號(hào)在細(xì)胞內(nèi)逐級(jí)放大。蛋白激酶、蛋白磷酸酶、第二信使（如cAMP、CGMP、DAG、IP3等）等。級(jí)聯(lián)放大系統(tǒng)、酶促循環(huán)放大系統(tǒng)等，使一個(gè)信號(hào)分子引起多個(gè)分子發(fā)生反應(yīng)。磷酸化/去磷酸化、乙?；?去乙?；瓤赡婀矁r(jià)修飾調(diào)節(jié)信號(hào)分子的活性和功能。胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)放大信號(hào)傳遞途徑涉及分子信號(hào)放大機(jī)制調(diào)控方式靶基因表達(dá)調(diào)控調(diào)控層次基因轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后加工水平、翻譯水平及翻譯后修飾等多個(gè)層次的調(diào)控。01調(diào)控因子轉(zhuǎn)錄因子、RNA結(jié)合蛋白、核糖體蛋白等。02調(diào)控機(jī)制影響靶基因的表達(dá)水平、表達(dá)產(chǎn)物的穩(wěn)定性和活性等。03生物學(xué)效應(yīng)通過(guò)調(diào)控靶基因的表達(dá)，影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化、代謝和凋亡等生物學(xué)過(guò)程。0404通路動(dòng)態(tài)調(diào)控模式正反饋與負(fù)反饋調(diào)節(jié)在信號(hào)通路中，某一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信號(hào)分子能夠進(jìn)一步激活或增強(qiáng)自身的產(chǎn)生或作用，稱(chēng)為正反饋調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方式能夠使信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)迅速放大，從而加速細(xì)胞對(duì)刺激的反應(yīng)。正反饋調(diào)節(jié)在信號(hào)通路中，某一環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信號(hào)分子能夠抑制或減弱自身的產(chǎn)生或作用，稱(chēng)為負(fù)反饋調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)方式能夠使信號(hào)在傳遞過(guò)程中受到抑制，從而維持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)和平衡。負(fù)反饋調(diào)節(jié)0102磷酸化/去磷酸化修飾在信號(hào)通路中，許多信號(hào)分子需要通過(guò)磷酸化修飾來(lái)改變其活性或構(gòu)象，進(jìn)而調(diào)節(jié)信號(hào)通路的傳導(dǎo)。磷酸化修飾通常由激酶催化完成，包括蛋白激酶和脂質(zhì)激酶等。磷酸化修飾與磷酸化修飾相反，去磷酸化修飾是指將信號(hào)分子上的磷酸基團(tuán)去除，從而改變其活性或構(gòu)象。去磷酸化修飾通常由磷酸酶催化完成，與磷酸化修飾相互拮抗，共同調(diào)節(jié)信號(hào)通路的傳導(dǎo)。去磷酸化修飾信號(hào)通路交叉對(duì)話(huà)在細(xì)胞中，不同的信號(hào)通路之間可能通過(guò)直接交叉來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，兩個(gè)通路中的信號(hào)分子可能直接相互作用，從而改變彼此的活性或構(gòu)象。通路間的直接交叉除了直接交叉外，不同的信號(hào)通路之間還可以通過(guò)間接的方式進(jìn)行交叉。例如，一個(gè)通路可能通過(guò)調(diào)節(jié)另一個(gè)通路的上游或下游組分來(lái)影響其傳導(dǎo)，從而實(shí)現(xiàn)間接的交叉對(duì)話(huà)。通路間的間接交叉05異常與疾病關(guān)聯(lián)癌癥相關(guān)通路突變受體酪氨酸激酶信號(hào)異常導(dǎo)致細(xì)胞增殖失控和凋亡受阻，進(jìn)而引發(fā)癌癥。02040301P53信號(hào)通路突變P53是一種重要的腫瘤抑制基因，其突變或功能失活會(huì)導(dǎo)致癌癥發(fā)生。Wnt信號(hào)通路異常在多種癌癥中，Wnt信號(hào)通路被異常激活，促進(jìn)細(xì)胞增殖和侵襲。PI3K/Akt信號(hào)通路異常該通路在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡和代謝中發(fā)揮重要作用，其異常激活與多種癌癥相關(guān)。代謝信號(hào)傳導(dǎo)失衡胰島素抵抗脂質(zhì)代謝信號(hào)通路異常瘦素信號(hào)通路異常氨基酸代謝信號(hào)通路異常胰島素抵抗導(dǎo)致胰島素信號(hào)通路受阻，引起糖代謝和脂代謝紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致糖尿病和肥胖等代謝性疾病。瘦素是一種調(diào)節(jié)食欲和能量代謝的激素，其信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致食欲亢進(jìn)和能量消耗減少，引發(fā)肥胖。脂質(zhì)代謝信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)異常沉積，引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化等心血管疾病。氨基酸代謝信號(hào)通路異常會(huì)導(dǎo)致氨基酸在體內(nèi)異常積累，引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)損傷和代謝性疾病。神經(jīng)退行性病變機(jī)制蛋白質(zhì)異常聚集神經(jīng)退行性疾病中，某些蛋白質(zhì)異常聚集形成淀粉樣纖維，導(dǎo)致神經(jīng)元結(jié)構(gòu)和功能受損。01神經(jīng)遞質(zhì)代謝異常神經(jīng)遞質(zhì)代謝異常會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)信號(hào)傳遞失衡，引發(fā)神經(jīng)退行性疾病如帕金森病和阿爾茨海默病等。02線粒體功能障礙線粒體功能障礙會(huì)導(dǎo)致ATP生成減少和氧化應(yīng)激增加，進(jìn)而引發(fā)神經(jīng)退行性疾病。03神經(jīng)炎癥反應(yīng)神經(jīng)炎癥反應(yīng)會(huì)釋放大量炎性因子和氧化應(yīng)激物質(zhì)，損傷神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞，加速神經(jīng)退行性疾病的進(jìn)程。0406研究技術(shù)方法熒光示蹤技術(shù)應(yīng)用熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）通過(guò)測(cè)量熒光供體與受體之間的能量轉(zhuǎn)移來(lái)研究蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用。熒光原位雜交技術(shù)（FISH）熒光蛋白標(biāo)記利用熒光標(biāo)記的探針在細(xì)胞內(nèi)對(duì)特定DNA或RNA序列進(jìn)行定位。將熒光蛋白與信號(hào)通路相關(guān)蛋白融合，通過(guò)熒光信號(hào)追蹤蛋白在細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化。123基因編輯驗(yàn)證策略CRISPR/Cas9技術(shù)通過(guò)RNA引導(dǎo)的DNA內(nèi)切酶，對(duì)特定基因進(jìn)行敲除、突變或替換，以驗(yàn)證基因在信號(hào)通路中的作用。01干擾RNA（RNAi）利用小干擾RNA（siRNA）或短發(fā)夾RNA（shRNA）特異性地降低目標(biāo)基因的表達(dá)，從而研究其功能。02基因過(guò)表達(dá)通過(guò)基因克隆技術(shù)將目標(biāo)基因?qū)爰?xì)胞，使其過(guò)量表達(dá)，進(jìn)而研究其在信號(hào)通路中的調(diào)控作用。03單細(xì)